WO2008015331A2 - Moteur thermique à conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire - Google Patents

Moteur thermique à conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a heat engine with direct conversion of the reciprocating movement in circular motion.
  • a conventional heat engine the conversion of the reciprocating linear movement of the piston into circular motion of the crankshaft is achieved by connecting these two elements by means of a connecting rod.
  • the piston stroke is imposed by the geometry of the crankshaft and the linkage, which imposes several limitations on the operation of the engine. In the first place, this engine is bulky because it must accommodate the crankshaft which has significant dimensions.
  • thermodynamic efficiency which directly conditions the thermodynamic efficiency is set by construction. In the case of an ignition caused by means of a candle, this rate is relatively limited because it is necessary to avoid self-ignition, especially if it occurs at the wrong time.
  • a flywheel is provided to prevent reversal of the direction of rotation at the top dead center, but this accessory increases the weight and bulk of the engine.
  • the connecting rods and pistons are passively subjected to mechanical stress during the passage of dead spots.
  • connecting rods is a source of mechanical constraints that adversely affect engine performance and longevity.
  • inertial forces at the top and bottom dead spots are passively experienced by many parts of the engine.
  • these rods have a transverse movement that is difficult to balance. This deflection generates transverse forces that press the pistons against the walls of the cylinders, which requires constant lubrication.
  • friction losses are far from negligible.
  • the engine block comprises at least one propulsion module which itself comprises at least a first motorization cell, this motorization cell comprising a first piston guided in a first cylinder closed by a cylinder head and also having a first coupling unit of said first piston to a first transmission shaft; in addition, this first coupling unit comprises means for transmitting the movement of the first piston to the first transmission shaft in one direction.
  • the block comprises a number of pistons less than the number of engine times, to ensure the return of the piston or pistons.
  • the first piston is connected to a flywheel by means of a connecting rod.
  • linkage can be here sized considering its only function is to ensure the return of the piston. Indeed, the useful power is not transmitted by this linkage.
  • the first cylinder being closed by a cylinder head, when the first piston is in abutment on the side of the cylinder head, the rod has a limiting angle with the axis of the cylinder, so that the rotation of the steering wheel does not exceed not a ride.
  • this cylinder is closed by a wall at its end opposite to that where the cylinder head, this wall provided with an orifice adapted to the coupling unit delimiting a transfer chamber provided with lights.
  • the first motorization cell also comprising a second piston guided in the first cylinder and a second coupling unit of the second piston to a second transmission shaft
  • the second unit coupling means comprises means for transmitting the movement of the second piston to the second transmission shaft in a single direction.
  • the motorization cell comprising a third piston guided in a second cylinder
  • the first coupling unit is also coupled to the third piston.
  • the motor unit further comprising a fourth piston guided in a third cylinder
  • the second coupling unit is also coupled to the fourth piston.
  • the first motorization cell also comprising a second piston guided in a second cylinder and a second coupling unit of the second piston to a second transmission shaft, the second coupling unit comprises means for transmitting the second piston. movement of the second piston to the second transmission shaft in one direction only.
  • the cylinders being coaxial, the first and second pistons are secured by a first connecting bar.
  • the propulsion module comprising a second motorization cell which includes a third respectively a fourth piston guided in a third respectively a fourth cylinder, the third and fourth cylinders being coaxial, the second motorizing cell further comprises a third respectively a fourth coupling unit of the third respectively of the fourth piston to a third respectively a fourth transmission shaft, this third respectively this fourth coupling unit comprising means for driving the third respectively the fourth transmission shaft only in one direction.
  • the first and third transmission shafts are merged.
  • the two transmission shafts are coupled, one of these two shafts being a motor shaft.
  • the engine block comprises connecting means for coupling the first and second coupling units.
  • the engine block having at least two propulsion modules, at least one of the transmission shafts is common to these two modules.
  • the motor unit always comprising at least two propulsion modules, none of the transmission shafts are common to these two modules, it comprises means for coupling these modules.
  • a flywheel it is possible to arrange a disengageable launching member secured to this flywheel.
  • the engine block comprises a disengageable launch member secured to at least one of said pistons.
  • the engine block comprises: at least one valve mechanically linked to the propulsion module,
  • the engine block comprises a position sensor of one of the coupling units, henceforth referred to as the reference unit.
  • the engine block having at least one spark plug comprises a system for controlling the spark plug according to the position of the reference unit.
  • the engine block comprising at least one independent valve it comprises a system for controlling this valve according to the position of the reference unit.
  • the engine block when the engine block comprises several propulsion modules, it comprises a system for independently controlling these propulsion modules.
  • At least one of the first and second coupling units comprises a conversion member secured to the transmission shaft to ensure the transmission in one-way direction, this conversion member being connected to a junction member secured to the piston.
  • the first and third coupling units share a conversion member integral with the first transmission shaft to ensure the transmission in one-way direction, this conversion member being connected to a first member junction secured to the first piston and to a third joint member integral with the third piston.
  • the conversion member is a toothed freewheel.
  • at least one of the connecting members is a chain.
  • this connecting member is a toothed belt.
  • this connecting member is a coupling bar provided with a rack geared to the conversion member.
  • the conversion member is a free pulley.
  • at least one of the connecting members is a sheet.
  • the propulsion unit comprising a motor shaft
  • the latter is provided with a drive member which cooperates with transfer members arranged on the transmission shafts.
  • the drive and transfer members are gears.
  • FIG. 3a a partial front view of this cell
  • FIG. 3b a sectional view of this cell in a plane containing transmission shafts
  • - Figure 3c a diagram of the coupling of the conversion members of this cell
  • FIG. 3d a diagram of the coupling of the transmission shafts of this cell
  • FIG. 3e a schematic front view of a variant of this cell
  • FIG. 4 the diagram of a motorization cell having two coaxial cylinders and two pistons, more particularly;
  • FIG. 4a a partial front view of this cell
  • FIG. 5a a partial view of a first embodiment of this module
  • FIG. 5b is a perspective view of the coupling of the transmission shafts according to this first embodiment
  • FIG. 5c a perspective view of a second embodiment of this module
  • FIG. 5d a simplified perspective representation of a third embodiment of the propulsion module
  • FIG. 6 a block diagram of the operation of a propulsion module operating in a four-cycle cycle
  • FIG. 12a a partial front view of this variant
  • FIG. 14a a three-quarter front view of this embodiment
  • FIG. 14b a view from above of this embodiment
  • FIG. 15a a diagram of the coupling of the conversion members of these cells
  • FIG. 15b a diagram of the coupling of the transmission shafts of these cells.
  • a motor unit is reduced to a single motorization cell which comprises a single cylinder 101 closed at one of its ends by a cylinder head 102.
  • a piston 103 movable in the cylinder is provided for driving a transmission shaft. 104 via a coupling unit.
  • this coupling unit is composed of a coupling bar 105 which is rigidly connected to the end of the piston 103 which is opposed to that which is opposite the cylinder head 102.
  • This coupling bar 105 arranged according to the axis of the cylinder 101 is provided on its lower side with a rack 106 which drives a toothed free wheel 107 integral with the transmission shaft 104.
  • the coupling rod 105 drives the free wheel 107 which rotates the transmission shaft 104 in the forward direction, ie the direction clockwise in the figure.
  • the coupling bar 105 drives the freewheel 107 in the retrograde direction, so that it rotates freely without causing the drive shaft 104.
  • the free end of the coupling bar 105 is connected to a flywheel 108 by means of a connecting rod 109.
  • the linkage can be so designed that the flywheel 108 rotates continuously in the same direction as the engine runs.
  • the stroke of the piston 103 is imposed by the geometry of the rod 109 and the flywheel 108.
  • the axis of the rod 109 has a limiting angle with the axis of the cylinder 101.
  • this piston will therefore drive the flywheel 108 in the retrograde direction to the bottom dead center. Then, the flywheel 108, moved by its own inertia, continues its rotation to stop at the point where its kinetic energy is completely compensated by the compression of the mixture in the cylinder 101.
  • a new explosion time is then initiated which will drive the steering wheel 108 in the forward direction to bring it back into the position it occupies in the figure.
  • the engine here is provided with an intake valve 110 and an exhaust port 111.
  • the intake valve 110 is actuated by a rocker 112 connected by a rod 113 to a pusher 114.
  • This pusher 114 is supported on the upper face of the coupling bar 105 which is provided with a cam 115.
  • the passage of the pusher 114 on the cam 115 triggers the tilting of the rocker 112, which causes the opening of the valve 110.
  • the ignition device is omitted here because its implementation is within the reach of the skilled person.
  • a transfer chamber 213 is incorporated in the cylinder described above.
  • the engine block comprises a cylinder 201 provided with a skirt 214, this cylinder 201 being closed at its left end by a yoke 202 and at its right end by a wall 212.
  • the piston 203 is connected to a coupling bar 205 designed to drive the transmission shaft 204 by means of a toothed free wheel 207 as before.
  • the transfer chamber 213 is therefore delimited by the right part of the piston 203, the wall 212 and the cylindrical wall of the cylinder 201.
  • the wall 212 is provided with a circular orifice which is extended by a tubular duct 208 in which the coupling bar 205 slides.
  • the section of the coupling bar 205 between the piston and the outer end of the duct 208 is circular so that the seal in this circuit can be ensured by means of a set of seals 209.
  • An intake port 211 is formed in the cylinder 202 in the vicinity of the wall 212.
  • An exhaust port 210 is disengaged by the skirt 214 when it comes in the vicinity of the wall 212.
  • a transfer conduit 217 communicates with the cylinder 201 through an inlet port 221 arranged in the vicinity of the wall 212 and by a outlet light 220 which is disengaged by the skirt 214 when it comes in the vicinity of the wall 212.
  • the piston 203 expels the volume of gas included in the transfer chamber 213 in the transfer conduit 217 by the inlet orifice 221. This volume of gas is then transferred into the combustion chamber delimited by the cylinder head 202 and the left side of the piston 203 by means of the outlet port 220.
  • the motorization cell always comprises a single cylinder 301 but here it is a first 303 and a second 304 piston. which are arranged face to face in this cylinder. This cell will now be qualified as antisymmetric.
  • the first piston 303 the one on the left in the figure, is provided with a first coupling bar 313 which drives, by means of a rack disposed on its lower face, a first transmission shaft 323 in the retrograde direction by the intermediate of a first toothed freewheel 333.
  • the second piston 304 the right one in the figure, is provided with a second coupling bar 314 which drives, by means of a rack disposed on its underside, a second shaft transmission 324 in the forward direction via a second toothed freewheel 334.
  • the first coupling bar 313 drives, by means of a rack disposed on its upper face, a third transmission shaft 363 in the forward direction via a third toothed freewheel 373.
  • the second coupling bar 314 drives, by means of a rack disposed on its upper face, a fourth transmission shaft 364 in the retrograde direction via a fourth toothed freewheel 374.
  • the motorization cell is now seen in section in the plane that contains the first 323 and third 363 transmission shafts.
  • the first coupling bar 313 secured to the first piston 303 is coupled to the first transmission shaft 323 via the first freewheel 333 and is also coupled to the third transmission shaft 363 via the third freewheel 373. .
  • a first pinion 337 is integral with the first freewheel 333 and is free with respect to the first transmission shaft 323.
  • a third pinion 377 is integral with the third freewheel 373 and is free with respect to the third transmission shaft 363.
  • the first transmission shaft 323 carries a first gear 338 and a fifth gear 339.
  • the third gear shaft 363 carries a third gear 378 and a seventh gear 379.
  • the first 338 and third gear 378 cooperate.
  • the second respectively the fourth transmission shaft carries a second gear and a sixth gear, respectively a fourth gear and an eighth gear.
  • the second and fourth gears cooperate here too.
  • connection configuration of the various freewheels is represented very schematically, the gears and the gears associated with them being deliberately omitted for the sake of clarity.
  • the first piston 303 integral with the first coupling bar 313 is also noted, on which the first free wheel 333 mounted on the first transmission shaft 323 and driven in the retrograde direction, and at its apex on the other hand, engages at its base.
  • third freewheel 373 mounted on the third transmission shaft 363 and driven in the forward direction.
  • the second piston 304 is secured to the second coupling bar 314 on which engages at its base the second free wheel 334 mounted on the third transmission shaft 324 and driven in the forward direction, and at its summit the fourth wheel free 374 mounted on the fourth transmission shaft 364 and driven in the retrograde direction.
  • the first 333 respectively the second 334 respectively the third 373 respectively the fourth 374 freewheel is integral with a first 337 respectively a second 347 respectively of a third 377 respectively of a fourth 387 pinion.
  • a first chain 391 connects the first 337 and fourth 387 gears, while a second chain 392 connects the second 347 and third 377 gears.
  • a linkage configuration of the transmission shafts is in adequacy with the above configuration.
  • the freewheels and their gables that are omitted.
  • the first 323, second 324, third 363 and fourth 364 drive shafts carry a first 338, a second 348, a third 378 and a fourth 388 gear.
  • the first 338, second 348, third 378 and fourth 388 gears carry a first 339, a second 349, a third 379 and a fourth 389 toothed wheels.
  • the driveshafts rotate in the drive direction of the freewheels with which they are associated.
  • the first gear 338 meshes with the third gear 378 and the second gear gear 348 meshes with the fourth gear 388.
  • the gears 339, 389 associated with the gears which rotate in the retrograde direction are connected by a third chain 393 while those 349, 379 associated with the gears which rotate in the direct direction are connected by a fourth chain 394.
  • the drive shaft may be any of the drive shafts 323, 324, 363, 364.
  • the first two freewheels 333, 334 can drive the corresponding transmission shafts in the retrograde direction while the last two freewheels 373, 374 can drive the corresponding transmission shafts in the forward direction.
  • the chaining of freewheels is always crossed.
  • first 303 and second 304 pistons are arranged in the first cylinder 301.
  • a second cylinder 342 is disposed opposite the left end of the first cylinder 301, coaxially thereto.
  • the first coupling bar 313 which drives the first 333 and third 373 freewheels is still attached to the first piston 303 and is also attached at its end which was previously free to a third piston 345 which engages in the second cylinder 342.
  • the first 303 and third 345 pistons are designed to work in phase opposition, in other words these two pistons are simultaneously at the end of the race either on the left or on the right.
  • a third cylinder 343 is disposed opposite the right end of the first cylinder 301, coaxially with the latter.
  • the second coupling bar 314 which drives the second 334 and fourth 374 freewheels is still attached to the second piston 304 and is also attached at its end which was previously free to a fourth piston 346 which engages in the third cylinder 343.
  • the second 304 and fourth 346 pistons are designed to work in phase opposition, in other words these two pistons are simultaneously at the end of the race either on the left or on the right.
  • the motorization cell which is qualified as a symmetrical cell, now comprises a first cylinder 410 and a second cylinder 420 respectively closed by a first 412 and a second 422 cylinder head.
  • These cylinders 410, 420 are coaxial, of the same dimensions and their openings are vis-à-vis.
  • a first 413 respectively a second 423 piston is arranged in the first 410 respectively the second 420 cylinder.
  • the two pistons 413, 423 are secured by their faces vis-à-vis by means of a connecting bar 430.
  • This connecting bar 430 is provided on its upper side with an upper rack 431 which cooperates with a first toothed free wheel 441 integral with a first transmission shaft 442 to drive the latter in the forward direction. It is also provided on its lower side with a lower rack 432 which drives a second toothed free wheel 451 integral with a second transmission shaft 452 also driven in the forward direction.
  • a balancing flywheel 443 also provided with a rack meshes with the first freewheel 441 at a point diametrically opposite to that where the latter meshes with the connecting bar 430.
  • a rack meshes with the first freewheel 441 at a point diametrically opposite to that where the latter meshes with the connecting bar 430.
  • a transfer member for this purpose, a transfer member, a first pinion 461 in the present case, is mounted on the first transmission shaft 442.
  • another transfer member a second pinion 462 in this case, is mounted on the second transmission shaft 452.
  • FIG. 4c shows a variant of the motorization cell described above.
  • the coupling bar 480 is provided with a single rack on its lower flank. This rack actuates the two toothed freewheels 441, 451 which rotate the two transmission shafts 442, 452 one in one direction, the other in the other direction.
  • One of the transmission shafts, the second 452 in this case, acts as a motor shaft.
  • This drive shaft carries a first fixed gear 471 which meshes with a second gear 472 secured to the first transmission shaft 442.
  • the propulsion module now consists of two motorization cells such as the symmetrical cell described above.
  • the first motorization cell comprises a first cylinder 510 and a second cylinder 520 respectively closed by a first 512 and a second 522 cylinder heads. These cylinders 510, 520 are coaxial, of the same dimensions and their openings are vis-à-vis.
  • a first 513 respectively a second 523 piston is arranged in the first 510 respectively the second 520 cylinder.
  • the two pistons 513, 523 are secured by their faces vis-à-vis by means of a first connecting bar 530.
  • This first connecting bar 530 is provided on its upper side with a first upper rack 531 which cooperates with a first toothed freewheel 541 integral with a first transmission shaft 542 for driving the latter in the forward direction. It is also provided on its lower side with a first lower rack 532 which drives a second toothed freewheel 551 integral with a second transmission shaft 552 also driven in the forward direction.
  • the second motorization cell disposed under the first comprises a third cylinder 570 and a fourth cylinder 580 respectively closed by a third 572 and a fourth 582 cylinder heads. These cylinders 570, 580 are coaxial, of the same dimensions and their openings are vis-à-vis.
  • a third 573 respectively a fourth 583 piston is arranged in the third 570 respectively the fourth 580 cylinder.
  • the third and fourth pistons 573, 583 are secured by their faces vis-à-vis by means of a second connecting bar 590.
  • This second connecting bar 590 is provided on its upper side with a second upper rack 591 which cooperates with the second toothed free wheel 551 integral with the second transmission shaft 552.
  • FIG. 5c shows a first variant of the propulsion module described above.
  • the first coupling bar 530 is provided with a single rack on its lower flank. This rack actuates the two toothed freewheels 541, 551 which drive in rotation the two transmission shafts 542, 552 one in one direction, the other in the other direction.
  • the second coupling bar 590 is provided with a single rack on its upper side. This rack also actuates the two toothed freewheels 541, 551.
  • One of the driveshafts, the second 552 in this case, acts as a motor shaft.
  • This drive shaft carries a first fixed gear 571 which meshes with a second gear 572 integral with the first transmission shaft 542.
  • FIG. 5d shows a second variant of the propulsion module according to which the two motorization cells are arranged side by side and no longer one above the other.
  • the first cell shown in a very simplified manner comprises a first 513 and a second 523 pistons connected by a first link bar provided on its upper face with a first rack 535.
  • the second cell comprises a third 573 and a fourth 583 connected by a second connecting bar provided on its upper face with a second rack 595.
  • connecting means are provided for coupling two connecting bars.
  • a first toothed free wheel 591 is provided on its right side with a first gear at 45 ° 592. This free wheel mounted on a drive shaft 598 engages in the first rack 535.
  • a second toothed freewheel 596 which is mounted on the motor shaft 598 engages in the second rack 595.
  • This second free wheel 596 is provided with a second gear 597 on its left side, the one opposite the first gear 592.
  • a third gear 593 whose axis of rotation is perpendicular to that of the drive shaft 598 is engaged on the first 592 and second 597 gears to add to this tree the movements from the two racks 535, 595.
  • a propulsion module can be obtained by arranging motorization cells in many ways.
  • the cells may be arranged in a polygon.
  • first motorization cell On the first motorization cell, that which is at the top in the figure, appear only the first C1 and second C2 cylinders, the first P1 and second P2 pistons, as well as the first link bar BL12.
  • second cell arranged under the first, is symbolized by the third C3 and the fourth C4 cylinders, the third P3 and the fourth P4 pistons, and by the second connecting bar BL34.
  • the pistons are numbered by turning in a clockwise direction from the first P1 to the left of the first motorization cell. I b
  • the firing order is as follows:
  • the direction of rotation of the motor shaft is independent of the order adopted (direct or inverse), it depends solely on the direction of drive of the toothed freewheels.
  • the order of the sequence is set by the control of the intake and exhaust valves. Two cells launched in the same direction or in opposite directions drive the motor shaft always in the same direction.
  • the first piston P1 was arbitrarily chosen as the one that starts the cycle with the admission. Naturally, the cycle can be started with any of the other pistons, the sequences being deduced by circular permutation.
  • the stroke of a piston can be broken down into three phases between the low point and the high point, the latter being the breech side. Two short periods of reversal of the direction of movement surround the central part of the race which is carried out following the speed of the drive shaft. Considering a compression time, that of the second piston P2 in the figure, this piston starts its race at the low point PB2. After a brief acceleration, the piston synchronizes with the drive shaft from the DM start point. At the end of the race, at the end point of the climb FM, the piston decelerates because the balance of the forces in the presence no longer allows it to follow the transmission shaft.
  • the piston completes the compression due to its inertia.
  • the slowdown is very brief because the compression curve has a hyperbolic appearance and the combustion also increases the pressure in the cylinder.
  • the first piston P1 which is in admission or relaxation performs a downward stroke passing successively from the high point PH1, to the point of descent DD, to the end point of descent FD, to the low point PBL
  • the end of rise FM of one is symmetrical with the end of descent FD of the other with respect to the half-race defined as the middle of the segment joining the low point to the high point PB1-PH1, PB2-PH2.
  • the behavior at the beginning of the race may differ from that at the end of the race. It follows that for a piston, the start points of rise and end of descent are not necessarily confused. The same is true for the start and end points of the climb.
  • Overcompression is a function of the operating conditions. For example, when the propulsion module equips a motor vehicle, during the passage of a lower gear on the gearbox the engine speed increases so that the overcompression increases if all the engine parameters are unchanged. On the other hand, when the filling rate of the cylinder is low, especially when the air becomes scarce in altitude, the compression ratio of a propulsion module according to the invention will be higher than that achieved by a crankshaft engine.
  • the propulsion module can also be supercharged and, in the case of a controlled supercharging device, it is possible to control the overcompression.
  • the ignition system of the propulsion module calls for the comments that follow.
  • a crankshaft engine running on gasoline it is imperative to trigger the ignition by means of a candle because, in the opposite case, the case of the auto-ignition, it is impossible to predict its opposition, which prohibits to synchronize it with the motor cycle.
  • This self-ignition if it occurs at an inconvenient time, may tend to reverse the direction of rotation, a phenomenon whose mechanical effects on the engine are damaging, not to mention a significant drop in efficiency.
  • the self-ignition does not cause propulsion in the opposite direction, it does not cause mechanical damage and it does not lead to stalling.
  • the peak of compression is very brief.
  • the module can operate in either triggered ignition or self-ignition.
  • the triggered ignition can be used at startup, idle, or to change the staging of the engine times between the cells. Beyond a certain speed, the triggered ignition can be abandoned in favor of auto-ignition which allows to benefit from a higher compression ratio.
  • the propulsion module can also operate completely in auto ignition, in the manner of a diesel engine, but without the need for spark plugs or preheating. With regard to dispensing, it has already been mentioned that the valves can be controlled by exclusively mechanical means as is commonly practiced. However, the present invention can benefit from recent engine management techniques. With reference to FIG. 7, the location of the link bar BL is detected by means of a coder COD integral with this bar and of a sensor SEN fixed to the frame of the motorization cell.
  • the SEN sensor is connected to a computer or microcontroller MC.
  • This microcontroller therefore has access to the position of the link bar but it can also take into account its speed of translation.
  • the speed of the connecting bar in the central part of its travel is substantially constant and proportional to the rotational speed SR of the transmission shaft.
  • the microcontroller thus detects any one of the start-up, end-of-rise, start-down or end-of-descent points when the bar speed falls below or exceeds a specified fraction of the shaft rotation speed SR , 90% by way of example.
  • the passage of the high point or the low point is done by detecting a cancellation of the speed of the bar or by detecting the inversion of its sign.
  • the MC microcontroller thus uses the speed and / or the position of the link bar to control the valves VA intake and exhaust electromagnetic actuation, hydraulic or pneumatic. It allows to fully manage the operation of the engine and in particular the IG ignition control.
  • the fixed wheel ST is connected to the launcher by an electromagnet mechanism and return spring so that it can be engaged on the rack when the cell is stopped and released from this rack when the cell has started. .
  • It can be driven pneumatically or by means of an electric launcher.
  • a propulsion module comprises several motorization cells, the latter are independent. Of course, they can be started independently.
  • the first propulsion module comprises a first 811 and a second 812 pistons connected by a first link rod 810. It also comprises a third 813 and a fourth 814 pistons connected by a second connecting bar 820.
  • the first connecting bar 810 is provided on its lower side with a first lower rack which cooperates with a first toothed freewheel 831 integral with a first transmission shaft 830.
  • the second connecting bar 820 is provided on its upper side with a second upper rack which cooperates with the first toothed freewheel 831. It is further provided on its lower side with a second lower rack which cooperates with a second toothed freewheel 841 secured to a second transmission shaft 840.
  • second propulsion unit comprises a fifth 815 and a sixth 816 pistons connected by a third connecting bar 850. It also comprises a seventh (not shown in the figure) and an eighth piston connected by a fourth connecting bar 860.
  • the third connecting bar 850 is provided on its lower side with a third lower rack which cooperates with a third toothed free wheel 851 integral with the first transmission shaft 830.
  • the fourth connecting bar 860 is provided on its upper side with a fourth upper rack which cooperates with the third toothed free wheel 851. It is further provided on its lower side with a fourth lower rack which cooperates with a fourth freewheel toothed 861 integral with the second transmission shaft 840.
  • the movements of the two transmission shafts 830, 840 are accumulated on a drive shaft 870.
  • a first pinion 871 is mounted at the right end of the first transmission shaft 830.
  • a second pinion 872 is mounted at the right end of the second transmission shaft 840.
  • a third pinion 873 integral with the drive shaft 870 is engaged on the first 871 and second 872 gears.
  • propulsion modules are independent, one can be active while the other is idle or stopped.
  • the engine block now comprises four propulsion modules.
  • a third propulsion module is added above the first module in the plane which contains its four pistons 811, 812, 813, 814.
  • a fourth propulsion module is added. above the second module.
  • the third module here comprises a single motorization cell equipped with a ninth 909 and a tenth 910 pistons connected by a fifth link bar 920.
  • This fifth link bar 920 is provided on its lower side with a fifth lower rack which cooperates with a fifth toothed freewheel 845 integral with a third transmission shaft 940.
  • This fifth free wheel 941 is also engaged in the first upper rack arranged on the upper side of the first connecting bar 810.
  • the fifth connecting bar 920 is also provided on its upper side with a fifth upper rack which cooperates with a sixth toothed free wheel 951 secured to a fourth transmission shaft 950.
  • the fourth propulsion module also comprises a single motorization cell equipped with an eleventh 911 and a twelfth 912 pistons connected by a sixth connecting bar 930.
  • This sixth connecting bar 930 is mounted on its lower flank of a sixth lower rack which cooperates with a seventh toothed freewheel 942 integral with the third transmission shaft 940.
  • This seventh toothed freewheel 942 is also engaged in the fourth upper rack arranged on the upper side of the third link bar 850.
  • the sixth connecting bar 930 is also provided on its upper side with a sixth upper rack which cooperates with an eighth toothed freewheel 952 integral with the fourth transmission shaft 950.
  • a fourth pinion 944 is mounted at the right end of the third transmission shaft 940 and a fifth pinion 945 is mounted at the right end of the fourth transmission shaft 950.
  • a sixth pinion 946 meshing with the fourth 944 and fifth pinion 945 is mounted on a free axis.
  • the motor shaft 970 is here provided with a seventh gear 977 which meshes with the first 871 and fourth 944 gears.
  • the propulsion module comprises a first P11 and a second P12 pistons connected by a first connecting bar BL10. It also has a third P13 and a fourth P14 pistons connected by a second link bar BL11.
  • the conversion members are here also a first RL11 and a second RL12 toothed freewheels.
  • the connecting members now consist of chains.
  • a first CH11 chain which is attached to the base of the first P11 and fourth P14 pistons wraps around the first freewheel R11.
  • a second CH12 chain which is attached to the base of the second P12 and third P13 pistons wraps around the second freewheel RL12.
  • the connecting members are toothed belts.
  • the conversion members are pulleys and the joining members are flexible elements in one piece of the cable, braid or textile web type which are anchored on the pulleys.
  • this module always comprises a first P21 and a second P22 pistons connected by a first connecting bar BL20 as well as a third P23 and a fourth P24 piston connected by a second connecting bar BL21. .
  • the connecting members here also consisting of a first RL21 and a second RL22 toothed freewheels.
  • a CH2 chain which winds around the two freewheels RL21, RL22 is fixed to the first connecting bar BL20 by means of a first rod T21 substantially perpendicular to the plane of the module.
  • the chain CH2 is attached to the second connection bar BL21 by means of a second rod T22.
  • this module also comprises a first P31 and a second P32 pistons connected by a first connecting bar BL30 as well as a third P33 and a fourth P34. pistons connected by a second link bar BL31.
  • the connecting members are still two coaxial toothed free wheels.
  • a first chain CH31 is fixed on a first T31 and a second T32 rods which are mounted on the front face respectively of the first connecting bar BL30 near the first piston P31 and the second connecting bar BL31 near the fourth piston P34 .
  • This first CH31 chain wraps around a first gear which does not appear in this figure.
  • a second chain is fixed in the same way as the first CH31 and it wraps around a second gear that does not appear in this figure either.
  • a third CH33 chain is fixed on a third T33 and a fourth T34 rods which are mounted on the rear face respectively of the first connecting bar BL30 near the second piston P32 and the second connecting bar BL31 near the third piston P33.
  • This third CH33 chain wraps around a third gear RD33 provided with a central bore AL.
  • a fourth chain is fixed in the same way as the third CH33 and it wraps around a fourth gear which does not appear in this figure either.
  • Figure 12b appear successively from left to right the third RD33, the first RD31, the second RD32 and the fourth RD34 toothed wheels.
  • These four gears are coaxial and have a bore which coincides with that AL of the third gear RD33.
  • RD33, RD34 are mounted on a first hub M1 which is connected to a transmission shaft AT by means of a freewheel which does not appear in the figure.
  • This first hub M1 is provided on its right side with a first gear 45 ° E1.
  • a second hub M2 is also connected to the transmission shaft AT by means of a free wheel which does not appear in the figure.
  • This second hub M2 is provided with a second gear E2 on its left side, the one opposite the first gear E1.
  • the freewheels associated with the hubs M1, M2 drive the latter so that they rotate in the same direction.
  • a third gear E3 whose axis of rotation is perpendicular to that of the transmission shaft AT is engaged on the first E1 and second E2 gears.
  • the invention also proposes to add a destination cell to a motorization cell in order to exploit all or part of the energy delivered by the latter.
  • the motorization cell thus comprises a first cylinder 1310 and a second cylinder 1320.
  • a first 1313 and a second 1323 piston are respectively arranged in the first 1310 and the second 1320 cylinder respectively.
  • the two pistons 1313, 1323 are secured by their faces vis-à-vis by means of a connecting bar 1330.
  • the first cylinder 1310 is provided with a first spark plug 1371, a first injector 1372 and a first exhaust port 1353.
  • the second cylinder 1320 is provided with a second spark plug 1375, a second injector 1376 and a second exhaust port 1357.
  • This connecting bar 1330 is provided on its upper side with an upper rack 1331 which cooperates with a first toothed free wheel 1341 integral with a first transmission shaft 1342. It is also provided on its lower side with a lower rack 1332 which drives a second toothed freewheel 1351 integral with a second transmission shaft 1352.
  • the destination cell is in all respects analogous to the motorization cell that drives it.
  • this destination cell comprises a third cylinder 1360 and a fourth cylinder 1380 respectively closed by a third 1362 and a fourth 1382 cylinder heads.
  • These cylinders 1360, 1380 are also coaxial, of the same dimensions and their openings are vis-à-vis.
  • a third 1363 respectively a fourth 1383 piston is arranged in the third 1360 respectively the fourth 1380 cylinder. These two pistons 1363, 1383 are secured by their faces vis-à-vis by means of a connecting bar 1390.
  • This connecting bar 1390 is provided on its upper side with a rack which cooperates with the second toothed freewheel 1351.
  • the link bar 1330 and the connection bar 1390 are coplanar.
  • the fourth 1380 respectively the third 1360 cylinder is disposed near if not in contact with the first 1310 respectively the second 1320 cylinder.
  • the third yoke 1362 is provided with a first inlet 1365 whose opening or closing is controlled by a first valve 1366.
  • This valve can take any form, that of a valve for example.
  • a first exhaust port 1367 in the third cylinder 1360 communicates with the intake port 1327 of the second cylinder 1320.
  • the fourth cylinder head 1382 is provided with a second inlet opening 1385 whose opening or closing is controlled by a second valve 1386.
  • a second exhaust port 1387 formed in the fourth cylinder 1380 is connected to the intake opening 1317 of the first cylinder 1310.
  • the arrangement of the two cells is thus defined that when the second piston 1323 is in abutment on the cylinder head side, the fourth piston 1383 is substantially contact of the second valve 1386 while the third piston 1363 is at the base of the third cylinder 1360.
  • the first valve 1366 When the first piston 1313 is in the expansion phase, the first valve 1366 is open so that the third cylinder 1360 fills with fluid present at the first inlet 1365.
  • the second valve 1386 is closed, so that the fourth piston 1383 compresses the fluid contained in the fourth cylinder 1380.
  • the first piston 1313 When the first piston 1313 is at the end of expansion, it releases the intake opening 1317 of the first cylinder 1310 so that the contents of the fourth cylinder 1380 is transferred into the first cylinder 1310. The first valve 1366 is then closed.
  • the feeding of the second cylinder 1320 is effected by means of the third piston 1363.
  • the arrangement above thus allows to feed the first 1310 and second 1320 cylinders by respectively the fourth 1380 and third 1360 cylinders.
  • the destination cell can be used to compress any fluid, gaseous or liquid, which is not necessarily intended for the motorization cell.
  • the two exhaust lights 1367, 1387 can indeed be connected to any other device.
  • this destination cell has a reversible operation.
  • it can be used to launch the motorization cell if it is powered by a compressed gas.
  • a propulsion module viewed from quarter-sided faces comprises a first 1401 and a second 1402 pistons connected by a first connecting bar 1412 provided on its underside with a rack intended to drive a first freewheel 1403.
  • This module further comprises a third 1404 and a fourth 1405 pistons connected by a second connecting bar 1445 also provided with a rack on its lower face to drive a second freewheel 1406.
  • the two freewheels 1403, 1406 are mounted on the same tree 1407.
  • the propulsion module is seen from above so that appear two vertical racks on the faces of the two connecting bars 1412, 1445 which are vis-à-vis.
  • a toothed wheel 1408 which meshes with these two vertical racks is integral with a positioning axis 1409.
  • the propulsion module is seen in section in the diametral plane of the positioning axis 1409 which is perpendicular. to the connecting bars. We can see in this figure all the elements that are rotatable.
  • the propulsion module consisting of two antisymmetric cells that are intended to operate in phase opposition, is shown at the beginning of a motor time of the upper cell. Given this requirement of synchronization, the movement of the pistons determines the direction of rotation of the freewheels.
  • This propulsion module comprises a first piston 1501 integral with a first coupling bar 1510 on which a first free wheel 1511 mounted on a transmission shaft 1581 and driven in the retrograde direction and at its vertex are meshing at its base. a second freewheel 1512 mounted on a second transmission shaft 1582 and driven in the forward direction. It also comprises a second piston 1502 integral with a second coupling bar 1520 on which a third free wheel 1523 is mounted at its base mounted on a third transmission shaft 1583 and driven in the forward direction and at its vertex a fourth wheel free 1524 driven in the retrograde direction.
  • this module comprises a third piston 1503 integral with a third coupling bar 1530 on which a fifth free wheel 1531 mounted on a fifth transmission shaft 1585 and driven in the forward direction is meshes at its base. his top a sixth freewheel 1532 mounted on a sixth transmission shaft 1586 and driven in the retrograde direction.
  • It also comprises a fourth piston 1504 secured to a fourth coupling bar 1540 on which a seventh freewheel 1541 mounted on a seventh transmission shaft 1587 and driven in the retrograde direction is engaged at its base and at its apex a eighth free wheel 1542 mounted on an eighth transmission shaft 1588 and driven in the forward direction.
  • Each freewheel is integral with a pinion which is coaxial with it and all the pinions associated with the freewheels 1512, 1523, 1531, 1542 which are driven in the forward direction are connected by a first chain 1551. Similarly, all the associated pinions the freewheels 1511, 1524, 1532, 1541 which are driven in the retrograde direction are connected by a second chain 1552.
  • a ninth gear 1591 meshes with the first 1511 and the sixth 1532 freewheels.
  • a tenth pinion 1592 meshes with the third 1523 and the eighteenth 1542 freewheels.
  • the transmission shafts 1581,..., 1588 each carry a gear 1561,..., 1568 assigned a sequence number corresponding to that of the shaft with which it is associated; in addition, each gear carries a pinion.
  • the driveshafts have a direction of rotation which is dictated by the most direct extraction of the released energy and a symmetry of the supports.
  • a possible choice of the direction of rotation of the transmission shafts is as follows: - direct direction: second 1582, third 1583, sixth 1586 and seventh 1587 transmission shafts, - retrograde direction: first 1581, fourth1184, fifth 1585 and eighteenth 1588 driveshafts.
  • the first gear 1561 meshes with the second gear 1562 and the sixth gear 1566
  • the sixth gear 1566 meshes with both the first gear 1561 and the fifth gear 1565
  • the third gear 1563 meshes with the fourth 1564 as well as the eighteenth gear 1568
  • the eighth gear 1568 meshes with both the third 1563 and the seventh 1567 gear.
  • the gear gears which rotate in the forward direction 1562, 1563, 1565, 1568 are connected by a third chain 1553 while those associated with the gears which rotate in the reverse direction 1561, 1564, 1566, 1567 are fourth string 1554.
  • the present invention applies to all types of vehicles:

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un bloc moteur comportant au moins un module de propulsion qui comprend lui-même au moins une première cellule de motorisation, cette cellule de motorisation comportant un premier piston (103) guidé dans un premier cylindre (101) et comportant aussi une première unité d'accouplement pour coupler ce premier piston à un premier arbre de transmission (104). De plus, la première unité d'accouplement comprend des moyens (105-107) pour transmettre le mouvement du premier piston (103) au premier arbre de transmission (104) dans un seul sens.

Description

Moteur thermique à conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire
La présente invention concerne un moteur thermique à conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire. Dans un moteur thermique traditionnel, la conversion du mouvement linéaire alternatif du piston en mouvement circulaire du vilebrequin est réalisée en reliant ces deux éléments au moyen d'une bielle. La course du piston est imposée par la géométrie du vilebrequin et de l'embiellage, ce qui impose plusieurs limitations sur le fonctionnement du moteur. En premier lieu, ce moteur est encombrant car il faut loger le vilebrequin qui présente des dimensions conséquentes.
En second lieu, quel que soit le type d'allumage retenu, allumage provoqué ou auto-allumage, la commande de l'admission du mélange carburant- comburant dans les cylindres fait l'objet d'un compromis car il faut éviter que l'explosion ne survienne avant le passage du point mort haut.
En troisième lieu, le taux de compression qui conditionne directement le rendement thermodynamique est fixé par construction. Dans le cas d'un allumage provoqué au moyen d'une bougie, ce taux est relativement limité car il convient d'éviter l'auto-allumage, plus particulièrement si celui-ci se produit à contretemps.
Pour régulariser la rotation du moteur, un volant d'inertie est prévu pour empêcher une inversion du sens de rotation au niveau du point mort haut, mais cet accessoire augmente le poids et l'encombrement du moteur. De plus, les bielles et pistons sont soumis passivement à des contraintes mécaniques lors du passage des points morts.
En quatrième lieu, le recours aux bielles est source de contraintes mécaniques qui nuisent au rendement et à la longévité du moteur. Tout d'abord, des forces d'inertie aux points morts haut et bas sont subies passivement par de nombreuses pièces du moteur. Ensuite, ces bielles ont un débattement transversal qu'il est difficile d'équilibrer. Ce débattement engendre des forces transversales qui plaquent les pistons contre les parois des cylindres, ce qui nécessite une lubrification constante. Enfin, les pertes par frottement sont loin d'être négligeables.
La présente invention a ainsi pour objet de réduire sensiblement les diverses limitations ci-dessus. Selon l'invention, le bloc moteur comprend au moins un module de propulsion qui comprend lui-même au moins une première cellule de motorisation, cette cellule de motorisation comportant un premier piston guidé dans un premier cylindre obturé par une culasse et comportant aussi une première unité d'accouplement de ce premier piston à un premier arbre de transmission ; de plus, cette première unité d'accouplement comprend des moyens pour transmettre le mouvement du premier piston au premier arbre de transmission dans un seul sens.
Ainsi, seule l'alternance du piston qui correspond au temps de combustion est transmise à l'arbre de transmission.
Il est préférable, en particulier lorsque le bloc comporte un nombre de pistons inférieur au nombre de temps moteur, d'assurer le retour du ou des pistons.
A cet effet, le premier piston est relié à un volant d'inertie au moyen d'une bielle.
Il convient de remarquer que l'embiellage peut être ici dimensionné en considérant sa seule fonction qui est d'assurer le retour du piston. En effet, la puissance utile n'est pas transmise par cet embiellage.
Par ailleurs, le premier cylindre étant obturé par une culasse, lorsque le premier piston est en butée du côté de la culasse, la bielle présente un angle de limitation avec l'axe de ce cylindre, de sorte que la rotation du volant n'excède pas un tour.
Eventuellement, ce cylindre est obturé par une paroi à son extrémité opposée à celle où figure la culasse, cette paroi munie d'un orifice adapté à l'unité d'accouplement délimitant une chambre de transfert pourvue de lumières.
Si tel n'est pas le cas, selon une première option, la première cellule de motorisation comportant également un deuxième piston guidé dans le premier cylindre et une deuxième unité d'accouplement de ce deuxième piston à un deuxième arbre de transmission, cette deuxième unité d'accouplement comprend des moyens pour transmettre le mouvement du deuxième piston au deuxième arbre de transmission dans un seul sens.
Là encore, pour chaque piston, seule l'alternance qui correspond au temps de combustion est transmise à l'arbre de transmission auquel il est lié.
De préférence, la cellule de motorisation comportant un troisième piston guidé dans un deuxième cylindre, la première unité d'accouplement est également couplée à ce troisième piston. De même, la cellule de motorisation comportant encore un quatrième piston guidé dans un troisième cylindre, la deuxième unité d'accouplement est également couplée à ce quatrième piston.
Selon une deuxième option, la première cellule de motorisation comportant également un deuxième piston guidé dans un deuxième cylindre et une deuxième unité d'accouplement de ce deuxième piston à un deuxième arbre de transmission, cette deuxième unité d'accouplement comprend des moyens pour transmettre le mouvement du deuxième piston au deuxième arbre de transmission dans un seul sens. Avantageusement, les cylindres étant coaxiaux, les premier et deuxième pistons sont solidarisés par une première barre de liaison.
Ainsi, il y a une liaison directe entre les deux pistons qui travaillent en opposition.
On profite du mouvement de va-et-vient de la barre de liaison pour entraîner l'arbre de transmission à chaque déplacement de cette barre.
D'autre part, dans le cas d'un moteur deux-temps, le fait que les pistons travaillent en opposition permet de supprimer le volant d'inertie.
De plus, le module de propulsion comprenant une deuxième cellule de motorisation qui comporte un troisième respectivement un quatrième piston guidé dans un troisième respectivement un quatrième cylindre, les troisième et quatrième cylindres étant coaxiaux, cette deuxième cellule de motorisation comporte de plus une troisième respectivement une quatrième unité d'accouplement du troisième respectivement du quatrième piston à un troisième respectivement un quatrième arbre de transmission, cette troisième respectivement cette quatrième unité d'accouplement comprenant des moyens pour entraîner le troisième respectivement le quatrième arbre de transmission uniquement dans un seul sens.
Ici aussi, dans le cas d'un moteur quatre-temps, il est possible de supprimer le volant d'inertie. Suivant une caractéristique additionnelle du bloc moteur, les premier et troisième arbres de transmission sont confondus.
De même, les deuxième et quatrième arbres de transmission sont confondus.
En outre, les deux arbres de transmission sont couplés, l'un de ces deux arbres étant un arbre moteur.
On améliore ainsi la compacité du bloc moteur. Par ailleurs, le bloc moteur comprend des moyens de liaison pour coupler les première et deuxième unités d'accouplements.
Lorsque la puissance requise du moteur est conséquente, il est parfois souhaitable que, le bloc moteur comportant au moins deux modules de propulsion, l'un au moins des arbres de transmission soit commun à ces deux modules.
Par contre, si le bloc moteur comportant toujours au moins deux modules de propulsion, aucun des arbres de transmission n'est commun à ces deux modules, il comprend des moyens pour coupler ces modules. D'autre part, lorsqu'un volant d'inertie est prévu, on peut agencer un organe de lancement débrayable assujetti à ce volant.
Alternativement, le bloc moteur comporte un organe de lancement débrayable assujetti à l'un au moins desdits pistons.
Suivant une configuration traditionnelle, le bloc moteur comporte : - au moins une soupape mécaniquement liée au module de propulsion,
- au moins une came sur l'une des unités d'accouplement,
- au moins un mécanisme d'actionnement de cette soupape au moyen de la came.
Suivant une configuration plus sophistiquée, le bloc moteur comporte un capteur de position de l'une des unités d'accouplement dès lors dénommée l'unité de référence.
En premier lieu, le bloc moteur comportant au moins une bougie d'allumage, il comprend un système pour commander cette bougie en fonction de la position de l'unité de référence. En second lieu, le bloc moteur comportant au moins une soupape autonome, il comprend un système pour commander cette soupape en fonction de la position de l'unité de référence.
Suivant une autre caractéristique additionnelle de l'invention, lorsque le bloc moteur comprend plusieurs modules de propulsion, il comprend un système pour commander indépendamment ces modules de propulsion.
Selon un mode de réalisation privilégié du bloc moteur, l'une au moins des première et deuxième unités d'accouplement comporte un organe de conversion solidaire de l'arbre de transmission pour assurer la transmission en sens unique, cet organe de conversion étant relié à un organe de jonction solidaire du piston. De même, lorsque le bloc moteur comporte au moins quatre pistons, les première et troisième unités d'accouplement partagent un organe de conversion solidaire du premier arbre de transmission pour assurer la transmission en sens unique, cet organe de conversion étant relié à un premier organe de jonction solidaire du premier piston et à un troisième organe de jonction solidaire du troisième piston.
Avantageusement, l'organe de conversion est une roue libre dentée. Alors, suivant une première option, l'un au moins des organes de jonction est une chaîne. Suivant une deuxième option, cet organe de jonction est une courroie crantée.
Suivant une troisième option, cet organe de jonction est une barre de couplage munie d'une crémaillère engrenée sur l'organe de conversion.
Alternativement, l'organe de conversion est une poulie libre. Dans ce cas, à titre d'exemple, l'un au moins des organes de jonction est une nappe.
Lorsqu'il n'est pas possible de coupler directement les arbres de transmission, le module de propulsion comportant un arbre moteur, celui-ci est muni d'un organe d'entraînement qui coopère avec des organes de transferts agencés sur les arbres de transmission.
De préférence, les organes d'entraînement et de transferts sont des engrenages.
La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, le schéma de principe d'une cellule de motorisation comportant un seul cylindre et un seul piston ;
- la figure 2, le schéma d'une cellule de motorisation comportant de plus une chambre de transfert ; - la figure 3, le schéma d'une cellule de motorisation comportant deux pistons dans un même cylindre, plus particulièrement :
- la figure 3a, une vue partielle de face de cette cellule,
- la figure 3b, une vue en coupe de cette cellule dans un plan qui contient des arbres de transmission, et - la figure 3c, un schéma du couplage des organes de conversion de cette cellule ; - la figure 3d, un schéma du couplage des arbres de transmission de cette cellule ; et
- la figure 3e, une vue schématique de face d'une variante de cette cellule; - la figure 4, le schéma d'une cellule de motorisation comportant deux cylindres coaxiaux et deux pistons, plus particulièrement ;
- la figure 4a, une vue partielle de face de cette cellule,
- la figure 4b, une vue en perspective du couplage des arbres de transmission, et - la figure 4c, une variante de cette cellule ;
- la figure 5, le schéma d'un module de propulsion comprenant deux cellules de motorisation comportant chacune deux cylindres coaxiaux et deux pistons, plus particulièrement ;
- la figure 5a, une vue partielle d'un premier mode de réalisation de ce module,
- la figure 5b, une vue en perspective du couplage des arbres de transmission selon ce premier mode de réalisation,
- la figure 5c, une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation de ce module, - la figure 5d, une représentation simplifiée en perspective d'un troisième mode de réalisation du module de propulsion, et
- la figure 5e, une vue de face du couplage des arbres de transmission selon ce troisième mode de réalisation ;
- la figure 6, un schéma de principe du fonctionnement d'un module de propulsion fonctionnant selon un cycle à quatre temps ;
- la figure 7, le schéma d'un dispositif de gestion moteur associé à une cellule de motorisation ;
- la figure 8, une vue partielle en perspective d'un bloc moteur comportant deux modules de propulsion superposés ; - la figure 9, une vue partielle en perspective d'un bloc moteur comportant une pluralité de modules de propulsion ;
- la figure 10, le schéma de principe d'une première variante des moyens de conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire ; - la figure 11 , le schéma de principe d'une deuxième variante des moyens de conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire, en vue partielle de face ;
- la figure 12, le schéma de principe d'une troisième variante des moyens de conversion directe du mouvement alternatif en mouvement circulaire, en particulier :
- la figure 12a, une vue partielle de face de cette variante,
- la figure 12b, une vue en perspective centrée sur les roues dentées de cette même variante, et - la figure 12c, un schéma simplifié de ces moyens de conversion ;
- la figure 13, un schéma exposant l'association d'une cellule de motorisation et d'une cellule de destination ;
- la figure 14, le schéma d'un mode de réalisation des moyens de liaison entre deux cellules de motorisation comportant chacune deux cylindres coaxiaux et deux pistons, plus particulièrement ;
- la figure 14a, une vue de trois-quarts face de ce mode de réalisation,
- la figure 14b, une vue de dessus de ce mode de réalisation, et
- la figure 14c, une vue en coupe de ce mode de réalisation ; - la figure 15, le schéma d'un module de propulsion comprenant deux cellules de motorisation comportant chacune deux pistons dans un même cylindre, plus particulièrement ;
- la figure 15a, un schéma du couplage des organes de conversion de ces cellules, et - la figure 15b, un schéma du couplage des arbres de transmission de ces cellules.
En référence à la figure 1 , un bloc moteur se réduit à une seule cellule de motorisation qui comporte un seul cylindre 101 obturé à une de ses extrémités par une culasse 102. Un piston 103 mobile dans le cylindre est prévu pour entraîner un arbre de transmission 104 par l'intermédiaire d'une unité d'accouplement.
Dans le cas présent, cette unité d'accouplement est composée d'une barre de couplage 105 qui est rigidement liée à l'extrémité du piston 103 qui est opposée à celle qui est face à la culasse 102. Cette barre de couplage 105 disposée selon l'axe du cylindre 101 est munie sur son flanc inférieur d'une crémaillère 106 qui entraîne une roue libre dentée 107 solidaire de l'arbre de transmission 104.
Lorsque le piston 103 s'éloigne de la culasse 102, ce qui correspond notamment au temps moteur d'explosion, la barre de couplage 105 entraîne la roue libre 107 qui fait tourner l'arbre de transmission 104 dans le sens direct, soit le sens des aiguilles d'une montre sur la figure.
Au contraire, lorsque le piston 103 se rapproche de la culasse 102, ce qui correspond notamment au temps moteur de compression, la barre de couplage 105 entraîne la roue libre 107 dans le sens rétrograde, si bien qu'elle tourne librement sans entraîner l'arbre de transmission 104.
Dans le cas d'un moteur comportant un seul piston, qu'il s'agisse d'un moteur 2 temps ou d'un moteur 4 temps, il convient d'assurer le retour du piston une fois qu'il a subi l'explosion.
Ainsi, l'extrémité libre de la barre de couplage 105 est reliée à un volant d'inertie 108 au moyen d'une bielle 109.
L'embiellage peut être ainsi conçu que le volant 108 tourne en permanence dans le même sens tant que le moteur fonctionne. Dans ce cas, la course du piston 103 est imposée par la géométrie de la bielle 109 et du volant 108. Dans certaines applications, il est par contre souhaitable de limiter le déplacement angulaire du volant 108.
Ainsi, dans la position théorique où le piston 103 est en butée contre la culasse 102, position qui n'est jamais atteinte lorsque le moteur fonctionne, l'axe de la bielle 109 présente un angle de limitation avec l'axe du cylindre 101. Considérant un moteur 2 temps, la position du piston 103 sur la figure correspondant au début du temps d'explosion, ce piston va donc entraîner le volant 108 dans le sens rétrograde jusqu'au point mort bas. Ensuite, le volant 108, mû par sa propre inertie, poursuit sa rotation pour s'arrêter au point où son énergie cinétique est totalement compensée par la compression du mélange dans le cylindre 101.
Un nouveau temps d'explosion est alors initié qui va entraîner le volant 108 dans le sens direct pour la ramener dans la position qu'il occupe sur la figure.
Le moteur est ici pourvu d'une soupape d'admission 110 et d'une lumière d'échappement 111. La soupape d'admission 110 est actionnée par un culbuteur 112 reliée par une tige 113 à un poussoir 114. Ce poussoir 114 prend appui sur la face supérieure de la barre de couplage 105 qui est muni d'une came 115. Le passage du poussoir 114 sur la came 115 déclenche le basculement du culbuteur 112, ce qui entraîne l'ouverture de la soupape 110.
Le dispositif d'allumage est ici omis car sa réalisation est à la portée de l'homme du métier.
En référence à la figure 2, une chambre de transfert 213 est incorporée au cylindre décrit ci-dessus. Ici encore le bloc moteur comporte un cylindre 201 pourvu d'une jupe 214, ce cylindre 201 étant obturé à son extrémité gauche par une culasse 202 et à son extrémité droite par une paroi 212. Le piston 203 est lié à une barre de couplage 205 prévue pour entraîner l'arbre de transmission 204 au moyen d'une roue libre dentée 207 comme auparavant.
La chambre de transfert 213 est donc délimitée par la partie droite du piston 203, la paroi 212 et par la cloison cylindrique du cylindre 201.
La paroi 212 est munie d'un orifice circulaire qui se prolonge par un conduit tubulaire 208 dans laquelle coulisse la barre de couplage 205.
La section de la barre de couplage 205 comprise entre le piston et l'extrémité externe du conduit 208 est circulaire de sorte que l'étanchéité dans ce circuit puisse être assurée au moyen d'un jeu de joints 209.
Une lumière d'admission 211 est ménagée dans le cylindre 202 au voisinage de la paroi 212.
Une lumière d'échappement 210 est dégagée par la jupe 214 lorsqu'elle vient au voisinage de la paroi 212. Un conduit de transfert 217 communique avec le cylindre 201 par une lumière d'entrée 221 agencée au voisinage de la paroi 212 et par une lumière de sortie 220 qui est dégagée par la jupe 214 lorsqu'elle vient au voisinage de la paroi 212.
Ainsi, au cours de son déplacement de gauche à droite, le piston 203 chasse le volume de gaz compris dans la chambre de transfert 213 dans le conduit de transfert 217 par la lumière d'entrée 221. Ce volume de gaz est alors transféré dans la chambre de combustion délimitée par la culasse 202 et la face gauche du piston 203 au moyen de la lumière de sortie 220.
En référence à la figure 3a, la cellule de motorisation comporte toujours un seul cylindre 301 mais ici ce sont un premier 303 et un second 304 pistons qui sont agencés face à face dans ce cylindre. Cette cellule sera désormais qualifiée d'antisymétrique.
Les dispositifs d'allumage, d'admission et d'échappement sont volontairement omis car, connus par ailleurs, ils n'apportent rien à la compréhension de la présente invention.
Le premier piston 303, celui de gauche dans la figure, est pourvu d'une première barre de couplage 313 qui entraîne, au moyen d'une crémaillère disposée sur sa face inférieure, un premier arbre de transmission 323 dans le sens rétrograde par l'intermédiaire d'une première roue libre dentée 333. Le deuxième piston 304, celui de droite dans la figure, est pourvu d'une deuxième barre de couplage 314 qui entraîne, au moyen d'une crémaillère disposée sur sa face inférieure, un deuxième arbre de transmission 324 dans le sens direct par l'intermédiaire d'une deuxième roue libre dentée 334.
Bien que cela n'apparaisse pas dans la figure, les extrémités libres des deux barres de couplage 313, 314 sont raccordées chacune à un volant d'inertie de la manière décrite plus haut.
Pour combiner les mouvements des deux arbres de transmission 323, 324 et pour équilibrer le moteur, deux arbres de transmission additionnels sont agencés comme suit. La première barre de couplage 313 entraîne, au moyen d'une crémaillère disposée sur sa face supérieure, un troisième arbre de transmission 363 dans le sens direct par l'intermédiaire d'une troisième roue libre dentée 373.
De même, la deuxième barre de couplage 314 entraîne, au moyen d'une crémaillère disposée sur sa face supérieure, un quatrième arbre de transmission 364 dans le sens rétrograde par l'intermédiaire d'une quatrième roue libre dentée 374.
En référence à la figure 3b, la cellule de motorisation est maintenant vue en coupe dans le plan qui contient les premier 323 et troisième 363 arbres de transmission. La première barre de couplage 313 solidaire du premier piston 303 est couplée au premier arbre de transmission 323 par l'intermédiaire de la première roue libre 333 et elle est également couplée au troisième arbre de transmission 363 par l'intermédiaire de la troisième roue libre 373.
Un premier pignon 337 est solidaire de la première roue libre 333 et il est libre par rapport au premier arbre de transmission 323. De même, un troisième pignon 377 est solidaire de la troisième roue libre 373 et il est libre par rapport au troisième arbre de transmission 363.
L'agencement au niveau des deuxième 324 et quatrième 364 arbres de transmission est exactement le même que celui décrit ci-dessus, si bien qu'il ne nécessite pas une figure particulière. On mentionnera juste qu'un deuxième pignon est solidaire de la deuxième roue libre et qu'un quatrième pignon est solidaire de la quatrième roue libre.
Le premier arbre de transmission 323 porte un premier engrenage 338 et un cinquième pignon 339. De même, le troisième arbre de transmission 363 porte un troisième engrenage 378 et un septième pignon 379. Les premier 338 et troisième 378 engrenages coopèrent.
Là encore, il convient de préciser que le deuxième respectivement le quatrième arbre de transmission porte un deuxième engrenage ainsi qu'un sixième pignon, respectivement un quatrième engrenage ainsi qu'un huitième pignon. Les deuxième et quatrième engrenages coopèrent ici aussi.
En référence à la figure 3c, une configuration de liaison des différentes roues libres est représentée très schématiquement, les engrenages et les pignons qui leur sont associés étant volontairement omis dans un souci de clarté.
On remarque encore le premier piston 303 solidaire de la première barre de couplage 313 sur laquelle s'engrènent à sa base la première roue libre 333 montée sur le premier arbre de transmission 323 et entraînée dans le sens rétrograde, ainsi qu'à son sommet le troisième roue libre 373 montée sur le troisième arbre de transmission 363 et entraînée dans le sens direct.
Le deuxième piston 304 est solidaire de la deuxième barre de couplage 314 sur laquelle s'engrènent à sa base la deuxième roue libre 334 montée sur le troisième arbre de transmission 324 et entraînée dans le sens direct, ainsi qu'à son sommet la quatrième roue libre 374 montée sur le quatrième arbre de transmission 364 et entraînée dans le sens rétrograde.
La première 333 respectivement la seconde 334 respectivement la troisième 373 respectivement la quatrième 374 roue libre est solidaire d'un premier 337 respectivement d'un second 347 respectivement d'un troisième 377 respectivement d'un quatrième 387 pignon.
Une première chaîne 391 relie les premier 337 et quatrième 387 pignons, tandis qu'une deuxième chaîne 392 relie les deuxième 347 et troisième 377 pignons. En référence à la figure 3d, une configuration de liaison des arbres de transmission est en adéquation avec la configuration ci-dessus. Ici ce sont les roues libres et leurs pignons qui sont omis.
Les premier 323, second 324, troisième 363 et quatrième 364 arbres de transmission portent un premier 338, un second 348, un troisième 378 et un quatrième 388 engrenages. De plus, les premier 338, second 348, troisième 378 et quatrième 388 engrenages portent une première 339, une seconde 349, une troisième 379 et une quatrième 389 roues dentées.
Dans le cas présent, les arbres de transmission tournent dans le sens d'entraînement des roues libres auxquelles ils sont associés.
Le premier engrenage 338 s'engrène avec le troisième 378 et le deuxième engrenage 348 s'engrène le quatrième 388.
Les roues dentées 339, 389 associés aux engrenages qui tournent dans le sens rétrograde sont reliés par une troisième chaîne 393 tandis que celles 349, 379 associés aux engrenages qui tournent dans le sens direct sont reliés par une quatrième chaîne 394.
L'arbre moteur peut être l'un quelconque des arbres de transmission 323, 324, 363, 364.
Il convient par ailleurs de remarquer que l'agencement décrit ci-dessus fait appel à ces quatre arbres essentiellement pour des raisons de symétrie. Il ne faut pas voir là une quelconque limitation de l'invention. Il suffit en effet de deux roues libres, la première 333 et la deuxième 334 par exemple, pour récupérer l'énergie fournie par la cellule de motorisation. De nombreuses possibilités s'offrent à l'homme du métier pour coupler ces deux roues libres ainsi que les arbres de transmission qui leurs sont associés.
De nombreuses autres configurations peuvent être utilisées étant entendu que les sens de rotation des roues libres et des arbres de transmission ne peuvent toutefois être choisis aléatoirement.
A titre d'exemple, les deux premières roues libres 333, 334 peuvent entraîner les arbres de transmission correspondants dans le sens rétrograde tandis que les deux dernières roues libres 373, 374 peuvent entraîner les arbres de transmission correspondants dans le sens direct. En tout état de cause, le chaînage des roues libres est toujours croisé.
Il convient cependant de modifier l'agencement des chaînes de sorte qu'elles relient les pignons des arbres qui tournent dans le même sens. On mentionne ici que le retour des pistons 303, 304 peut être assuré de différentes manières :
- au moyen d'un volant d'inertie, comme cela a déjà été indiqué,
- au moyen d'un agencement spécifique décrit ci-dessous, ou - en couplant latéralement deux cellules de motorisation en opposition de phase tel que c'est exposé en référence à la figurel 4b. En référence à la figure 3e, la cellule de motorisation décrite ci-dessus est quelque peu perfectionnée. La représentation est ici très schématique.
Tout comme auparavant, le premier 303 et le second 304 pistons sont agencés dans le premier cylindre 301.
Maintenant, de plus, un deuxième cylindre 342 est disposé en vis-à-vis de l'extrémité gauche du premier cylindre 301, coaxialement à ce dernier. La première barre de couplage 313 qui entraîne les première 333 et troisième 373 roues libres est toujours fixée au premier piston 303 et est également fixée à son extrémité qui était libre auparavant à un troisième piston 345 qui s'engage dans le deuxième cylindre 342.
Les premier 303 et troisième 345 pistons sont prévus pour travailler en opposition de phase, autrement dit ces deux pistons sont simultanément en bout de course soit à gauche, soit à droite. De même, un troisième cylindre 343 est disposé en vis-à-vis de l'extrémité droite du premier cylindre 301, coaxialement à ce dernier. La deuxième barre de couplage 314 qui entraîne les deuxième 334 et quatrième 374 roues libres est toujours fixée au deuxième piston 304 et est également fixée à son extrémité qui était libre auparavant à un quatrième piston 346 qui s'engage dans le troisième cylindre 343.
Les deuxième 304 et quatrième 346 pistons sont prévus pour travailler en opposition de phase, autrement dit ces deux pistons sont simultanément en bout de course soit à gauche, soit à droite.
En adoptant le mode de couplage des roues libres et des arbres de transmission décrits en référence aux figures 3c et 3d, la synchronisation des deux barres de couplage 313, 314 est assurée.
Dans le cas d'un moteur 2 temps, le retour de ces barres de couplage suite à une explosion dans le premier cylindre 301 est maintenant assuré par les troisième 345 et quatrième 346 pistons car l'allumage dans les deuxième 342 et troisième 343 cylindres est synchronisée en opposition de phase par rapport à celui du premier cylindre 301. II est ainsi possible de s'affranchir des volants d'inertie. L'invention s'applique à des nombreuses autres structures de moteur. Ainsi, en référence à la figure 4a, la cellule de motorisation, cellule qualifiée de symétrique, comporte maintenant un premier cylindre 410 et un deuxième cylindre 420 respectivement obturés par une première 412 et une deuxième 422 culasses. Ces cylindres 410, 420 sont coaxiaux, de mêmes dimensions et leurs ouvertures sont en vis-à-vis.
Un premier 413 respectivement un second 423 piston est agencé dans le premier 410 respectivement le second 420 cylindre. Les deux pistons 413, 423 sont solidarisés par leurs faces en vis-à-vis au moyen d'une barre de liaison 430.
Lorsque le deuxième piston 423 affleure la deuxième culasse 422, l'espace libre figurant entre le sommet du premier piston 413 et la première culasse 412 définit une chambre de combustion. Cette barre de liaison 430 est munie sur son flanc supérieur d'une crémaillère supérieure 431 qui coopère avec une première roue libre dentée 441 solidaire d'un premier arbre de transmission 442 pour entraîner ce dernier dans le sens direct. Elle est également munie sur son flanc inférieur d'une crémaillère inférieure 432 qui entraîne une deuxième roue libre dentée 451 solidaire d'un deuxième arbre de transmission 452 entraîné lui aussi dans le sens direct.
Accessoirement, une 1er8 masselotte d'équilibrage 443 pourvue elle- aussi d'une crémaillère s'engrène sur la première roue libre 441 en un point diamétralement opposé à celui où cette dernière s'engrène avec la barre de liaison 430. Disposée ici parallèlement à cette barre, elle est guidée par des moyens qui ne sont pas représentés car ils ne sont pas nécessaires à la compréhension de l'invention. De même, un tel agencement permet d'obtenir une symétrie des appuis. Il n'y a pas de couple appliqué sur la barre de liaison
430 et, par conséquent, il n'y a pas de frottements induits des pistons perpendiculairement à cette barre. On peut donc parier d'équilibrage inertiel et d'équilibrage dynamique.
En référence à la figure 4b, les mouvements des deux arbres de transmission 442, 452 sont sommés sur un arbre moteur 460.
A cet effet, un organe de transfert, un premier pignon 461 dans le cas présent, est monté sur le premier arbre de transmission 442. De même, un autre organe de transfert, un deuxième pignon 462 dans le cas présent, est monté sur le deuxième arbre de transmission 452. Par ailleurs, un organe de transfert, un troisième pignon 463, dans le cas présent, solidaire de l'arbre moteur 460, est engrené sur les premier 461 et deuxième 462 pignons.
Sur la figure 4c, est représentée une variante de la cellule de motorisation ci-dessus décrite. Ici, la barre de couplage 480 est munie d'une seule crémaillère sur son flanc inférieur. Cette crémaillère actionne les deux roues libres dentées 441, 451 qui entraînent en rotation les deux arbres de transmission 442, 452 l'un dans un sens, l'autre dans l'autre sens.
Un des arbres de transmission, le deuxième 452 en l'occurrence, joue le rôle d'arbre moteur. Cet arbre moteur porte une première roue dentée fixe 471 qui s'engrène avec une deuxième roue dentée 472 solidaire du premier arbre de transmission 442.
Il apparaît ici que, dans le cas d'un moteur deux temps, le volant d'inertie n'est plus nécessaire car le retour d'un piston est assuré par la combustion initiée dans la culasse opposée. Par contre, dans le cas d'un moteur quatre temps, le retour des pistons n'est pas réalisé sans un mécanisme auxiliaire. On peut donc prévoir un volant d'inertie déporté par rapport à la barre de couplage, une bielle reliant un point excentré de ce volant à un maneton monté en saillie sur cette barre de couplage.
En référence à la figure 5a, le module de propulsion est maintenant constitué de deux cellules de motorisation telles que la cellule symétrique décrite plus haut.
La première cellule de motorisation comporte un premier cylindre 510 et un deuxième cylindre 520 respectivement obturés par une première 512 et une deuxième 522 culasses. Ces cylindres 510, 520 sont coaxiaux, de mêmes dimensions et leurs ouvertures sont en vis-à-vis.
Un premier 513 respectivement un second 523 piston est agencé dans le premier 510 respectivement le second 520 cylindre.
Les deux pistons 513, 523 sont solidarisés par leurs faces en vis-à-vis au moyen d'une première barre de liaison 530. Cette première barre de liaison 530 est munie sur son flanc supérieur d'une première crémaillère supérieure 531 qui coopère avec une première roue libre dentée 541 solidaire d'un premier arbre de transmission 542 pour entraîner ce dernier dans le sens direct. Elle est également munie sur son flanc inférieur d'une première crémaillère inférieure 532 qui entraîne une deuxième roue libre dentée 551 solidaire d'un deuxième arbre de transmission 552 entraîné lui aussi dans le sens direct. La deuxième cellule de motorisation disposée sous la première comporte un troisième cylindre 570 et un quatrième cylindre 580 respectivement obturés par une troisième 572 et une quatrième 582 culasses. Ces cylindres 570, 580 sont coaxiaux, de mêmes dimensions et leurs ouvertures sont en vis-à-vis. Un troisième 573 respectivement un quatrième 583 piston est agencé dans le troisième 570 respectivement le quatrième 580 cylindre.
Les troisième et quatrième pistons 573, 583 sont solidarisés par leurs faces en vis-à-vis au moyen d'une deuxième barre de liaison 590.
Cette deuxième barre de liaison 590 est munie sur son flanc supérieur d'une deuxième crémaillère supérieure 591 qui coopère avec la deuxième roue libre dentée 551 solidaire du deuxième arbre de transmission 552.
En référence à la figure 5b, les mouvements des deux arbres de transmission 542, 552 sont sommés sur un arbre moteur 560.
A cet effet, un organe de transfert, un premier pignon 561 dans le cas présent, est monté sur le premier arbre de transmission 542. De même, un autre organe de transfert, un deuxième pignon 562 dans le cas présent, est monté sur le deuxième arbre de transmission 552. Par ailleurs, un organe de transfert, un troisième pignon 563 dans le cas présent, solidaire de l'arbre moteur 560, est engrené sur les premier 561 et deuxième 562 pignons. Sur la figure 5c, est représentée une première variante du module de propulsion ci-dessus décrit. Ici, la première barre de couplage 530 est munie d'une seule crémaillère sur son flanc inférieur. Cette crémaillère actionne les deux roues libres dentées 541 , 551 qui entraînent en rotation les deux arbres de transmission 542, 552 l'un dans un sens, l'autre dans l'autre sens. De même, la deuxième barre de couplage 590 est munie d'une seule crémaillère sur son flanc supérieur. Cette crémaillère actionne elle-aussi les deux roues libres dentées 541 , 551.
Un des arbres de transmission, le deuxième 552 en l'occurrence, joue le rôle d'arbre moteur. Cet arbre moteur porte une première roue dentée fixe 571 qui s'engrène avec une deuxième roue dentée 572 solidaire du premier arbre de transmission 542.
Sur la figure 5d, est représentée une deuxième variante du module de propulsion selon laquelle les deux cellules de motorisation sont agencées côte à côte et non plus l'une au-dessus de l'autre. La première cellule représentée de manière très simplifiée comporte un premier 513 et un deuxième 523 pistons reliés par une première barre de liaison munie sur sa face supérieure d'une première crémaillère 535. De même, la deuxième cellule comporte un troisième 573 et un quatrième 583 reliés par une deuxième barre de liaison munie sur sa face supérieure d'une seconde crémaillère 595. En référence à la figure 5e, des moyens de liaison sont prévus pour coupler des deux barres de liaison. Une première roue libre dentée 591 est munie sur son flanc droit d'un premier engrenage à 45° 592. Cette roue libre montée sur un arbre moteur 598 vient s'engager dans la première crémaillère 535. En parallèle, une deuxième roue libre dentée 596 qui est montée sur l'arbre moteur 598 vient s'engager dans la deuxième crémaillère 595.
Cette deuxième roue libre 596 est munie d'un deuxième engrenage 597 sur son flanc gauche, celui qui est en regard du premier engrenage 592.
Un troisième engrenage 593 dont l'axe de rotation est perpendiculaire à celui de l'arbre moteur 598 est en prise sur les premier 592 et deuxième 597 engrenages pour additionner sur cet arbre les mouvements issus des deux crémaillères 535, 595.
Il est de plus prévu un palier 599 pour maintenir l'arbre moteur 598 entre les deux roues libres 591, 596.
On comprend bien qu'un module de propulsion peut être obtenu en agençant des cellules de motorisation de bien des manières. En particulier, les cellules peuvent être agencées selon un polygone.
En référence à la figure 6 qui représente un schéma simplifié d'un module de propulsion, le fonctionnement de ce module selon un cycle à 4 temps est maintenant explicité. Pour mémoire, ces quatre temps sont successivement, l'admission, la compression, la détente et l'échappement, étant entendu que l'allumage se situe entre la compression et la détente.
Sur la première cellule de motorisation, celle qui est en haut sur la figure, apparaissent seulement les premier C1 et deuxième C2 cylindres, les premier P1 et deuxième P2 pistons, ainsi que la première barre de liaison BL12. De même, la deuxième cellule, agencée sous la première, est symbolisée par le troisième C3 et le quatrième C4 cylindres, le troisième P3 et la quatrième P4 pistons, ainsi que par la deuxième barre de liaison BL34. Les pistons sont numérotés en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre en partant du premier P1 qui figure à gauche de la première cellule de motorisation. I b
Lorsque le premier piston P1 est en admission, le deuxième piston P2, en opposition, ne peut être qu'en compression ou en échappement. Ainsi, les deux seuls enchaînements possibles pour l'accomplissement du cycle à 4 temps sont les suivants :
- ordre direct : premier P1 , deuxième P2, troisième P3 et quatrième P4 pistons ;
- ordre inverse : premier P1 , quatrième P4, troisième P3 et deuxième P2 pistons.
En notant A l'admission, C la compression, D la détente et E l'échappement, les séquences de fonctionnement du module de propulsion se résument dans le tableau ci-dessous :
Figure imgf000020_0001
L'ordre d'allumage est le suivant :
Cylindre
Ordre direct C2 C1 C4 C3
Ordre inverse C4 C1 C2 C3
Le sens de rotation de l'arbre moteur est indépendant de l'ordre adopté (direct ou inverse), il dépend uniquement du sens d'entraînement des roues libres dentées.
Pour chaque cellule de motorisation, l'ordre de la séquence est fixé par la commande des soupapes d'admission et d'échappement. Deux cellules lancées dans le même sens ou en sens opposé entraînent l'arbre moteur toujours dans le même sens.
On a choisi arbitrairement le premier piston P1 comme celui qui entame le cycle avec l'admission. Naturellement, le cycle peut être entamé avec l'un quelconque des autres pistons, les séquences se déduisant par permutation circulaire. La course d'un piston peut se décomposer en trois phases entre le point bas et le point haut, ce dernier étant côté culasse. Deux courtes périodes d'inversion du sens de déplacement encadrent la partie centrale de la course qui s'effectue en suivant la vitesse de l'arbre de transmission. Considérant un temps de compression, celui du deuxième piston P2 sur la figure, ce piston commence sa course au point bas PB2. Après une brève accélération, le piston se synchronise sur l'arbre de transmission à compter du point de début de montée DM. En fin de course, au point de fin de montée FM, le piston décélère car le bilan des forces en présence ne lui permet plus de suivre l'arbre de transmission.
Durant la fin de la course, entre la fin de montée et le point haut PH2, le piston parachève la compression du fait de son inertie. Le ralentissement est très bref car la courbe de compression a une allure hyperbolique et la combustion augmente elle-aussi la pression dans le cylindre. Parallèlement, le premier piston P1 qui est en admission ou en détente effectue une course descendante passant successivement du point haut PH1 , au point de début de descente DD, au point de fin de descente FD, jusqu'au point bas PBL
Du fait de l'opposition des pistons, la fin de montée FM de l'un est symétrique de la fin de descente FD de l'autre par rapport à la mi-course définie comme le milieu du segment joignant le point bas au point haut PB1- PH1 , PB2- PH2.
Il en va de même pour le début de montée DM et de début de descente DD. Hormis ces relations, la position des différents points est fixée par le fonctionnement dynamique, elle n'est pas figée comme dans le cas d'un moteur classique à vilebrequin.
En particulier, le comportement en début de course peut différer de celui qui a lieu en fin de course. Il s'ensuit que pour un piston, les points de début de montée et de fin de descente ne sont pas nécessairement confondus. Il en va de même pour les points de début de descente et de fin de montée.
Il apparaît ainsi qu'en fin de compression, le piston est soumis à une surcompression inertielle, d'autant plus importante que la vitesse de translation de la barre est élevée.
Cette surcompression résulte de l'énergie cinétique de l'ensemble pistons-barres de liaison roues libres présentant une masse M. En notant V0 la vitesse de piston au point de fin de montée FM1 P0 la pression dans le cylindre, L0 la distance du point de fin de montée FM au point haut PH2, S la surface du piston, alors la pression théorique P atteinte à ce point haut PH2 s'exprime comme suit :
P = P0 exp (M V0 2 / 2 S P0 Lo) La surcompression est fonction des conditions de fonctionnement. Par exemple, lorsque le module de propulsion équipe un véhicule automobile, lors du passage d'un rapport inférieur sur la boite de vitesse le régime moteur augmente si bien que la surcompression s'accroît si tous les paramètres moteur sont inchangés. D'autre part, lorsque le taux de remplissage du cylindre est faible, notamment lorsque l'air se raréfie en altitude, le taux de compression d'un module de propulsion selon l'invention s'établira à une valeur supérieure à celle atteinte par un moteur à vilebrequin.
Le module de propulsion peut également être suralimenté et, dans le cas d'un dispositif de suralimentation commandé, il est possible de contrôler la surcompression.
Le système d'allumage du module de propulsion appelle les commentaires qui suivent. Dans un moteur à vilebrequin fonctionnant à l'essence il est impératif de déclencher l'allumage au moyen d'une bougie car, dans le cas contraire, cas de l'auto-allumage, il est impossible de prévoir son opposition, ce qui interdit de le synchroniser avec le cycle du moteur. Cet auto-allumage, s'il intervient à un moment inopportun, peut tendre à inverser le sens de rotation, phénomène dont les effets mécaniques sur le moteur sont dommageables sans parler d'une baisse significative de rendement. Dans le module de propulsion selon l'invention, l'auto-allumage ne provoque pas de propulsion à contresens, il ne cause pas de dommages mécaniques et il ne conduit pas au calage. Le pic de compression est très bref.
Le module peut fonctionner indifféremment en allumage déclenché ou en auto-allumage. L'allumage déclenché peut être utilisé en démarrage, au ralenti, ou pour modifier l'étagement des temps moteur entre les cellules. Au-delà d'un certain régime, l'allumage déclenché peut être abandonné au profit de l'auto- allumage qui permet de bénéficier d'un taux de compression plus élevé. Le module de propulsion peut également fonctionner intégralement en autoallumage, à la manière d'un moteur Diesel, mais sans nécessiter de bougies d'allumage ou de préchauffage. En ce qui concerne la distribution, il a déjà été mentionné que les soupapes peuvent être commandées par des moyens exclusivement mécaniques, comme cela se pratiquait couramment. Cependant, la présente invention peut bénéficier des techniques récentes de gestion moteur. En référence à la figure 7, l'emplacement de la barre de liaison BL est détecté au moyen d'un codeur COD solidaire de cette barre et d'un capteur SEN fixé au bâti de la cellule de motorisation.
De nombreuses technologies sont à la disposition de l'homme du métier pour détecter la position d'un objet mobile et on citera à titre d'exemple la détection magnétique ou la détection optique.
Le capteur SEN est raccordé à un calculateur ou microcontrôleur MC. Ce microcontrôleur a donc accès à la position de la barre de liaison mais il peut également prendre en compte sa vitesse de translation.
La vitesse de la barre de liaison dans la partie centrale de sa course est sensiblement constante et proportionnelle à la vitesse de rotation SR de l'arbre de transmission.
Le microcontrôleur détecte ainsi l'un quelconque des points de début de montée, fin de montée, début de descente ou fin de descente lorsque la vitesse de la barre tombe en dessous ou excède une fraction déterminée de la vitesse de rotation SR de l'arbre, 90% à titre d'exemple. Le passage du point haut ou du point bas se fait en détectant une annulation de la vitesse de la barre ou en détectant l'inversion de son signe.
Le microcontrôleur MC utilise ainsi la vitesse et/ou la position de la barre de liaison pour commander les soupapes VA d'admission et d'échappement à actionnement électromagnétique, hydraulique ou pneumatique. Il permet de gérer totalement le fonctionnement du moteur et en particulier la commande de l'allumage IG.
Il convient maintenant de considérer le démarrage ou lancement du module de propulsion. II a déjà été précisé que le fonctionnement de ce module n'est pas réversible, c'est-à-dire que si les pistons entraînent l'arbre moteur, il est impossible de déplacer les pistons au moyen de cet arbre. Il faut donc communiquer à la barre de liaison BL un mouvement de translation alternatif d'amplitude suffisante pour que le démarrage de la cellule de motorisation puisse se produire. Plusieurs solutions peuvent être envisagées pour réaliser cette opération et la première qui vient à l'esprit consiste à prévoir une roue fixe dentée débrayable ST qui vient en prise sur la crémaillère utilisée pour les roues libres ou sur une autre crémaillère.
La roue fixe ST est raccordée au lanceur par un mécanisme à électro- aimant et ressort de rappel de sorte qu'on puisse l'engrener sur la crémaillère lorsque la cellule est à l'arrêt et la dégager de cette crémaillère lorsque la cellule a démarré.
Elle peut être entraînée pneumatiquement ou au moyen d'un lanceur électrique.
Lorsqu'un module de propulsion comporte plusieurs cellules de motorisation, ces dernières sont indépendantes. Bien entendu, elles peuvent être démarrées indépendamment.
Il est alors préférable de prévoir un seul lanceur, une roue fixe dentée sur chaque barre de liaison et un organe de liaison débrayable entre chaque roue fixe et le lanceur. L'invention permet également de coupler plusieurs modules de propulsion.
En référence à la figure 8, deux modules de propulsion sont superposés selon les arbres de transmission. Le premier module de propulsion comporte un premier 811 et un deuxième 812 pistons reliés par une première barre de liaison 810. Il comporte également un troisième 813 et un quatrième 814 pistons reliés par une deuxième barre de liaison 820.
La première barre de liaison 810 est munie sur son flanc inférieur d'une première crémaillère inférieure qui coopère avec une première roue libre dentée 831 solidaire d'un premier arbre de transmission 830. La deuxième barre de liaison 820 est munie sur son flanc supérieur d'une deuxième crémaillère supérieure qui coopère avec la première roue libre dentée 831. Elle est de plus munie sur son flanc inférieur d'une deuxième crémaillère inférieure qui coopère avec une deuxième roue libre dentée 841 solidaire d'un deuxième arbre de transmission 840. Le deuxième module de propulsion comporte un cinquième 815 et un sixième 816 pistons reliés par une troisième barre de liaison 850. Il comporte également un septième (n'apparaissant pas sur la figure) et un huitième pistons reliés par une quatrième barre de liaison 860.
La troisième barre de liaison 850 est munie sur son flanc inférieur d'une troisième crémaillère inférieure qui coopère avec une troisième roue libre dentée 851 solidaire du premier arbre de transmission 830. La quatrième barre de liaison 860 est munie sur son flanc supérieur d'une quatrième crémaillère supérieure qui coopère avec la troisième roue libre dentée 851. Elle est de plus munie sur son flanc inférieur d'une quatrième crémaillère inférieure qui coopère avec une quatrième roue libre dentée 861 solidaire du deuxième arbre de transmission 840.
Les mouvements des deux arbres de transmission 830, 840 sont cumulés sur un arbre moteur 870. A cet effet, un premier pignon 871 est monté à l'extrémité droite du premier arbre de transmission 830. De même, un deuxième pignon 872 est monté à l'extrémité droite du deuxième arbre de transmission 840. Un troisième pignon 873 solidaire de l'arbre moteur 870 est engrené sur les premier 871 et deuxième 872 pignons.
Là encore, les modules de propulsion sont indépendants, l'un pouvant être actif tandis que l'autre est au ralenti ou à l'arrêt.
Bien entendu l'invention s'applique également s'il y a plus de deux modules de propulsion.
En référence à la figure 9, le bloc moteur comprend maintenant quatre modules de propulsion. En reprenant la structure du bloc exposé sur la figure 8, un troisième module de propulsion est ajouté au-dessus du premier module dans le plan qui contient ses quatre pistons 811, 812, 813, 814. Parallèlement, un quatrième module de propulsion est ajouté au-dessus du deuxième module.
Le troisième module comporte ici une seule cellule de motorisation équipée d'un neuvième 909 et d'un dixième 910 pistons reliés par une cinquième barre de liaison 920.
Cette cinquième barre de liaison 920 est munie sur son flanc inférieur d'une cinquième crémaillère inférieure qui coopère avec une cinquième roue libre dentée 845 solidaire d'un troisième arbre de transmission 940.
Cette cinquième roue libre 941 est également engagée dans la première crémaillère supérieure agencée sur le flanc supérieur de la première barre de liaison 810. La cinquième barre de liaison 920 est également munie sur son flanc supérieur d'une cinquième crémaillère supérieure qui coopère avec une sixième roue libre dentée 951 solidaire d'un quatrième arbre de transmission 950.
En parallèle, le quatrième module de propulsion comporte lui-aussi une seule cellule de motorisation équipée d'un onzième 911 et d'un douzième 912 pistons reliés par une sixième barre de liaison 930. Cette sixième barre de liaison 930 est montée sur son flanc inférieur d'une sixième crémaillère inférieure qui coopère avec une septième roue libre dentée 942 solidaire du troisième arbre de transmission 940. Cette septième roue libre dentée 942 est également engagée dans la quatrième crémaillère supérieure agencée sur le flanc supérieur de la troisième barre de liaison 850.
La sixième barre de liaison 930 est également munie sur son flanc supérieur d'une sixième crémaillère supérieure qui coopère avec une huitième roue libre dentée 952 solidaire du quatrième arbre de transmission 950.
Un quatrième pignon 944 est monté à l'extrémité droite du troisième arbre de transmission 940 et un cinquième pignon 945 est monté à l'extrémité droite du quatrième arbre de transmission 950. Un sixième pignon 946 engrené sur les quatrième 944 et cinquième 945 pignons est monté sur un axe libre.
De même, le troisième pignon 873 qui était porté par l'axe moteur est maintenant monté sur un axe libre. L'arbre moteur 970 est ici muni d'un septième pignon 977 qui s'engrène sur les premier 871 et quatrième 944 pignons.
Dans les modes de réalisation présentés jusqu'à présent, les organes de conversion solidaires des arbres de transmission consistaient en des roues libres dentées et les organes de jonction reliant les organes de conversion aux pistons prenaient la forme de crémaillères. Il ne faut pas voir là une quelconque limitation de l'invention. En effet, ces deux types d'organes peuvent être réalisés de bien des manières différentes.
En référence à la figure 10, pour premier exemple, le module de propulsion comporte un premier P11 et un second P12 pistons reliés par une première barre de liaison BL10. Il comporte également un troisième P13 et un quatrième P14 pistons reliés par une deuxième barre de liaison BL11.
Selon une première option, les organes de conversion sont ici aussi une première RL11 et une seconde RL12 roues libres dentées. Par contre, les organes de jonction consistent maintenant en des chaînes.
Une première chaîne CH11 qui est fixée à la base des premier P11 et quatrième P14 pistons s'enroule autour de la première roue libre R11. De même, une deuxième chaîne CH12 qui est fixée à la base des deuxième P12 et troisième P13 pistons s'enroule autour de la seconde roue libre RL12.
Selon une deuxième option, les organes de jonction sont des courroies crantées. Selon une troisième option, les organes de conversion sont des poulies et les organes de jonction sont des éléments souples d'un seul tenant du type câble, tresse ou nappe textile qui sont ancrées sur les poulies.
En référence à la figure 11, pour deuxième exemple, ce module comprend toujours un premier P21 et un deuxième P22 pistons reliés par une première barre de liaison BL20 ainsi qu'un troisième P23 et un quatrième P24 pistons reliés par une deuxième barre de liaison BL21.
Les organes de jonction consistant ici aussi en une première RL21 et une seconde RL22 roues libres dentées. Une chaîne CH2 qui s'enroule autour des deux roues libres RL21 , RL22 est fixée à la première barre de liaison BL20 au moyen d'une première tige T21 sensiblement perpendiculaire au plan du module. De même, la chaîne CH2 est fixée à la deuxième barre de liaison BL21 au moyen d'une deuxième tige T22.
En référence à la figure 12a qui représente un module de propulsion vu de face, pour troisième exemple, ce module comprend encore un premier P31 et un deuxième P32 pistons reliés par une première barre de liaison BL30 ainsi qu'un troisième P33 et un quatrième P34 pistons reliés par une deuxième barre de liaison BL31.
Les organes de jonction sont encore deux roues libres dentées coaxiales.
Une première chaîne CH31 est fixée sur une première T31 et une deuxième T32 tiges qui sont montées sur la face avant respectivement de la première barre de liaison BL30 à proximité du premier piston P31 et de la deuxième barre de liaison BL31 à proximité du quatrième piston P34. Cette première chaîne CH31 s'enroule autour d'une première roue dentée qui n'apparaît pas sur cette figure. Une deuxième chaîne est fixée de la même manière que la première CH31 et elle s'enroule autour d'une deuxième roue dentée qui n'apparaît pas non plus sur cette figure.
De même, une troisième chaîne CH33 est fixée sur une troisième T33 et une quatrième T34 tiges qui sont montées sur la face arrière respectivement de la première barre de liaison BL30 à proximité du deuxième piston P32 et de la deuxième barre de liaison BL31 à proximité du troisième piston P33. Cette troisième chaîne CH33 s'enroule autour d'une troisième roue dentée RD33 munie d'un alésage central AL. Une quatrième chaîne est fixée de la même manière que la troisième CH33 et elle s'enroule autour d'une quatrième roue dentée qui n'apparaît pas non plus sur cette figure. Sur la figure 12b apparaissent successivement de gauche à droite la troisième RD33, la première RD31 , la seconde RD32 et la quatrième RD34 roues dentées. Ces quatre roues dentées sont coaxiales et présentent un alésage qui coïncide avec celui AL de la troisième roue dentée RD33. On distingue également les première CH31, deuxième CH32, troisième CH33 et quatrième CH34 chaînes qui s'enroulent respectivement sur les première RD31, deuxième RD32, troisième RD33 et quatrième RD34 roues dentées.
En référence à la figure 12c, les quatre roues dentées RD31, RD32,
RD33, RD34 sont montées sur un premier moyeu M1 qui est relié à un arbre de transmission AT au moyen d'une roue libre qui n'apparaît pas sur la figure. Ce premier moyeu M1 est muni sur son flanc droit d'un premier engrenage à 45° E1.
En parallèle, un deuxième moyeu M2 est lui aussi relié à l'arbre de transmission AT au moyen d'une roue libre qui n'apparaît pas sur la figure. Ce deuxième moyeu M2 est muni d'un deuxième engrenage E2 sur son flanc gauche, celui qui est en regard du premier engrenage E1.
Les roues libres associées aux moyeux M1 , M2 entraînent ces derniers de sorte qu'ils tournent dans le même sens.
Un troisième engrenage E3 dont l'axe de rotation est perpendiculaire à celui de l'arbre de transmission AT est en prise sur les premier E1 et deuxième E2 engrenages.
Il est de plus prévu un palier PL pour maintenir l'arbre de transmission AT entre les deux moyeux M1 , M2.
L'invention propose également d'adjoindre une cellule de destination à une cellule de motorisation afin d'exploiter tout ou partie de l'énergie délivrée par cette dernière.
En référence à la figure 13, on reprend la cellule de motorisation symétrique décrite à la figure 4 et fonctionnant selon un cycle à 2 temps.
En référence à la figure 13, la cellule de motorisation comporte donc un premier cylindre 1310 et un deuxième cylindre 1320. Un premier 1313 respectivement un second 1323 piston est agencé dans le premier 1310 respectivement le second 1320 cylindre. Les deux pistons 1313, 1323 sont solidarisés par leurs faces en vis-à-vis au moyen d'une barre de liaison 1330.
Le premier cylindre 1310 est muni d'une première bougie 1371, d'un premier injecteur 1372 et d'une première lumière d'échappement 1353. De même, le deuxième cylindre 1320 est muni d'une deuxième bougie 1375, d'un deuxième injecteur 1376 et d'une deuxième lumière d'échappement 1357. Cette barre de liaison 1330 est munie sur son flanc supérieur d'une crémaillère supérieure 1331 qui coopère avec une première roue libre dentée 1341 solidaire d'un premier arbre de transmission 1342. Elle est également munie sur son flanc inférieur d'une crémaillère inférieure 1332 qui entraîne une deuxième roue libre dentée 1351 solidaire d'un deuxième arbre de transmission 1352.
La cellule de destination est en tous points analogue à la cellule de motorisation qui l'entraîne.
Ainsi, cette cellule de destination comporte un troisième cylindre 1360 et un quatrième cylindre 1380 respectivement obturés par une troisième 1362 et une quatrième 1382 culasses. Ces cylindres 1360, 1380 sont eux aussi coaxiaux, de mêmes dimensions et leurs ouvertures sont en vis-à-vis.
Un troisième 1363 respectivement un quatrième 1383 piston est agencé dans le troisième 1360 respectivement le quatrième 1380 cylindre. Ces deux pistons 1363, 1383 sont solidarisés par leurs faces en vis-à-vis au moyen d'une barre de raccordement 1390.
Cette barre de raccordement 1390 est munie sur son flanc supérieur d'une crémaillère qui coopère avec la deuxième roue libre dentée 1351.
La barre de liaison 1330 et la barre de raccordement 1390 sont coplanaires. De plus, le quatrième 1380 respectivement le troisième 1360 cylindre est disposé à proximité si ce n'est au contact du premier 1310 respectivement du deuxième 1320 cylindre.
La troisième culasse 1362 est munie d'un premier orifice d'admission 1365 dont l'ouverture ou la fermeture est commandée par un premier clapet 1366. Ce clapet peut prendre une forme quelconque, celle d'une soupape par exemple. Une première lumière d'échappement 1367 ménagée dans le troisième cylindre 1360 communique avec la lumière d'admission 1327 du deuxième cylindre 1320.
De même, la quatrième culasse 1382 est munie d'un deuxième orifice d'admission 1385 dont l'ouverture ou la fermeture est commandée par un deuxième clapet 1386. Une deuxième lumière d'échappement 1387 ménagée dans le quatrième cylindre 1380 est raccordée à la lumière d'admission 1317 du premier cylindre 1310.
L'agencement des deux cellules est ainsi défini que lorsque le deuxième piston 1323 est en butée côté culasse, le quatrième piston 1383 est en quasi- contact du deuxième clapet 1386 tandis que le troisième piston 1363 est à la base du troisième cylindre 1360.
Lorsque le premier piston 1313 est en phase de détente, le premier clapet 1366 est ouvert si bien que le troisième cylindre 1360 s'emplit du fluide présent au niveau du premier orifice d'admission 1365.
Le deuxième clapet 1386 est fermé, si bien que le quatrième piston 1383 comprime le fluide contenu dans le quatrième cylindre 1380.
Lorsque le premier piston 1313 est en fin de détente, il libère la lumière d'admission 1317 du premier cylindre 1310 de sorte que le contenu du quatrième cylindre 1380 est transféré dans ce premier cylindre 1310. Le premier clapet 1366 est alors fermé.
L'homme de l'art comprend bien que le montage est totalement symétrique, le gavage du deuxième cylindre 1320 s'effectuant au moyen du troisième piston 1363. L'agencement ci-dessus permet ainsi d'alimenter les premier 1310 et deuxième 1320 cylindres au moyen respectivement des quatrième 1380 et troisième 1360 cylindres.
On comprend bien cependant que la cellule de destination peut être utilisée pour comprimer un fluide quelconque, gazeux ou liquide, qui n'est pas nécessairement destiné à la cellule de motorisation. Les deux lumières d'échappement 1367, 1387 peuvent en effet être raccordées à tout autre dispositif.
Il faut par ailleurs remarquer que cette cellule de destination a un fonctionnement réversible. A titre d'exemple, elle peut être utilisée pour lancer la cellule de motorisation si elle est alimentée par un gaz comprimé.
Il convient maintenant de proposer une altrenative aux moyens de liaison décrits en référence à la figure 5c.
En référence à la figure 14a, un module de propulsion vu de trais-quarts face comporte un premier 1401 et un deuxième 1402 pistons reliés par une première barre de liaison 1412 munie sur sa face inférieure d'une crémaillère prévue pour entraîner une première roue libre 1403.
Ce module comporte de plus un troisième 1404 et un quatrième 1405 pistons reliés par une deuxième barre de liaison 1445 elle aussi munie d'une crémaillère sur sa face inférieure pour entraîner une deuxième roue libre 1406. Les deux roues libres 1403, 1406 sont montées sur un même arbre 1407. Sur la figure 14b, le module de propulsion est vu de dessus si bien qu'apparaissent deux crémaillères verticales sur les faces des deux barres de liaison 1412, 1445 qui sont en vis-à-vis. Une roue dentée 1408 qui s'engrène sur ces deux crémaillères verticales est solidaire d'un axe de positionnement 1409. Sur la figure 14c, le module de propulsion est vu en coupe dans le plan diamétral de l'axe de positionnement 1409 qui est perpendiculaire aux barres de liaison. On distingue ainsi sur cette figure tous les éléments qui sont mobiles en rotation.
Il convient également de revenir sur le couplage de deux cellules de motorisation au sein d'un module de propulsion. Jusqu'à présent, deux cellules couplées partageaient au moins un arbre de transmission car elles étaient superposées. Il ne s'agit cependant pas là d'un impératif. En effet, deux cellules peuvent également être juxtaposées de sorte qu'elles ne puissent présenter un tel arbre en commun. Un tel agencement présente les avantages propres d'une structure que l'on peut qualifier de « à plat ».
En référence à la figure 15a, analogue à la figure 3c, le module de propulsion, constitué de deux cellules antisymétriques qui sont prévues pour fonctionner en opposition de phase, est représenté au début d'un temps moteur de la cellule supérieure. Compte tenu de cet impératif de synchronisation, le mouvement des pistons détermine le sens de rotation des roues libres.
Ce module de propulsion comporte un premier piston 1501 solidaire d'une première barre de couplage 1510 sur laquelle s'engrènent à sa base une première roue libre 1511 montée sur un arbre de transmission 1581 et entraînée dans le sens rétrograde ainsi qu'à son sommet une deuxième roue libre 1512 montée sur un deuxième arbre de transmission 1582 et entraînée dans le sens direct. Il comporte également un deuxième piston 1502 solidaire d'une deuxième barre de couplage 1520 sur laquelle s'engrènent à sa base une troisième roue libre 1523 montée sur un troisième arbre de transmission 1583 et entraînée dans le sens direct et à son sommet une quatrième roue libre 1524 entraînée dans le sens rétrograde.
De même, ce module comporte un troisième piston 1503 solidaire d'une troisième barre de couplage 1530 sur laquelle s'engrènent à sa base une cinquième roue libre 1531 montée sur un cinquième arbre de transmission 1585 et entraînée dans le sens direct ainsi qu'à son sommet une sixième roue libre 1532 montée sur un sixième arbre de transmission 1586 et entraînée dans le sens rétrograde.
Il comporte encore un quatrième piston 1504 solidaire d'une quatrième barre de couplage 1540 sur laquelle s'engrènent à sa base une septième roue libre 1541 montée sur un septième arbre de transmission 1587 et entraînée dans le sens rétrograde ainsi qu'à son sommet une huitième roue libre 1542 montée sur un huitième arbre de transmission 1588 et entraînée dans le sens direct.
Chaque roue libre est solidaire d'un pignon qui lui est coaxial et tous les pignons associés aux roues libres 1512, 1523, 1531, 1542 qui sont entraînées dans le sens direct sont reliés par une première chaîne 1551. De même, tous les pignons associés aux roues libres 1511 , 1524, 1532, 1541 qui sont entraînées dans le sens rétrograde sont reliés par une deuxième chaîne 1552.
De plus, il est possible de réaliser un couplage direct des deux cellules de motorisation Ainsi, un neuvième pignon 1591 s'engrène sur la première 1511 et sur la sixième 1532 roues libres. Parallèlement, un dixième pignon 1592 s'engrène sur la troisième 1523 et sur la huitième 1542 roues libres.
D'autre part, bien que ce ne soit pas représenté, il est également possible d'ajouter un couplage interne à une cellule identique à celui décrit en référence à la figure 3c.
En référence à la figure 15b, les arbres de transmission 1581 ,..., 1588 portent chacun un engrenage 1561,..., 1568 affecté d'un numéro d'ordre correspondant à celui de l'arbre auquel il est associé ; de plus, chaque engrenage porte un pignon. Dans le cas présent, les arbres de transmission ont un sens de rotation qui est dicté par l'extraction la plus directe de l'énregie libérée et une symétrie des appuis.
De ce fait, un choix possible du sens de rotation des arbres de transmission est le suivant : - sens direct : deuxième 1582, troisième 1583, sixième 1586 et septième 1587 arbres de transmission, - sens rétrograde : premier 1581 , quatrième1184, cinquième 1585 et huitième 1588 arbres de transmission.
Le premier engrenage 1561 s'engrène avec le deuxième 1562 ainsi que le sixième 1566 engrenage, et le sixième engrenage 1566 s'engrène tant avec le premier 1561 qu'avec le cinquième 1565. De même, le troisième engrenage 1563 s'engrène avec le quatrième 1564 ainsi que le huitième 1568 engrenage, et le huitième engrenage 1568 s'engrène tant avec le troisième 1563 qu'avec le septième 1567 engrenage.
Les pignons associés aux engrenages qui tournent dans le sens direct 1562, 1563, 1565, 1568 sont reliés par une troisième chaîne 1553 tandis que ceux qui sont associés aux engrenages qui tournent dans le sens rétrogrde 1561 , 1564, 1566, 1567 sont reliés par une quatrième chaîne 1554.
Ici encore, si d'autres critères fonctionnels sont retenus, il est possible d'inverser le sens de certaines roues libres et donc de certains arbres de transmission. Il convient encore de modifier l'agencement des chaînes de sorte qu'elles relient les pignons des arbres qui tournent dans le même sens.
La présente invention s'applique à tous types de véhicules :
- véhicules terrestres, cyclomoteurs, voitures ou camions,
- véhicules maritimes, vaisseaux de fort tonnage ou bateaux plus légers, - véhicules aériens, avions ou hélicoptères.
Elle s'applique aussi aux équipements motorisés destinés à l'agriculture ou aux loisirs du genre tondeuses, tronçonneuses, taille-haies ainsi qu'aux outillages les plus divers.
Elle s'applique également à la conversion d'énergie fossile en énergie électrique, ce qui est le cas des centrales thermiques.
On mentionnera finalement pour le cas où ce ne serait pas apparu suffisamment clairement que ce type de moteur ne préente pas d'effet frein- moteur.
Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Bloc moteur comportant au moins un module de propulsion qui comprend lui-même au moins une première cellule de motorisation, cette cellule de motorisation comportant un premier piston (103, 203, 303,
413, 513, P1, 811, P11, P21, P31, 1313, 1401, 1501) guidé dans un premier cylindre (101 , 201 , 301 , 410, 510, C1) et comportant aussi une première unité d'accouplement pour coupler ce premier piston à un premier arbre de transmission (104, 204, 323, 442, 542, 830, AT, 1342, 1407, 1581), caractérisé en ce que ladite première unité d'accouplement comprend des moyens (105-107, 205-207, 313-333, 430-441 , 530-541, 831, CH11- RL11, CH2-RL21, CH31-RD31, 1331-1341, 1403-1412, 1512) pour transmettre le mouvement dudit premier piston (103, 203, 303, 413, 513, P1 , 811, P11, P21 , P31 , 1313, 1401 , 1501) audit premier arbre de transmission (104, 204, 323, 442, 542, 830, AT, 1342, 1407, 1581) dans un seul sens.
2) Bloc moteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit premier piston (103) est relié à un volant d'inertie (108) au moyen d'une bielle
(109).
3) Bloc moteur selon la revendication 2 caractérisé en ce que, ledit premier cylindre (101) étant obturé par une culasse (102), lorsque ledit premier piston (103) est en butée du côté de cette culasse, ladite bielle (109) présente un angle de limitation avec l'axe de ce cylindre (101), de sorte que la rotation dudit volant (108) n'excède pas un tour.
4) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit cylindre (201) est obturé par une paroi (212) du côté de ladite unité d'accouplement (205-207), cette paroi étant munie d'un orifice adapté à cette unité d'accouplement, et en ce qu'il comporte une chambre de transfert 213 pourvue de lumières (220, 221).
5) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, ladite première cellule de motorisation comportant également un deuxième piston (304) guidé dans ledit premier cylindre (301 ) et une deuxième unité d'accouplement (314-334) pour coupler ce deuxième piston à un deuxième arbre de transmission (324), cette deuxième unité d'accouplement comprend des moyens pour transmettre le mouvement dudit deuxième piston (304) audit deuxième arbre de transmission (324) dans un seul sens.
6) Bloc moteur selon la revendication 5 caractérisé en ce que, ladite cellule de motorisation comportant un troisième piston (345) guidé dans un deuxième cylindre (342), ladite première unité d'accouplement (313-333) est également couplée à ce troisième piston (345).
7) Bloc moteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que, ladite cellule de motorisation comportant un quatrième piston (346) guidé dans un troisième cylindre (343), ladite deuxième unité d'accouplement (314-334) est également couplée à ce quatrième piston (346).
8) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, ladite première cellule de motorisation comportant également un deuxième piston (423, 523, P2, 812, P12, P22, P32, 1323, 1402,
1502) guidé dans un deuxième cylindre (420, 520, C2, 1320) et une deuxième unité d'accouplement de ce deuxième piston à un deuxième arbre de transmission (452, 552), cette deuxième unité d'accouplement comprend des moyens (430-451 , 480-451, 530-551, 591-535, 810-831) pour transmettre le mouvement dudit deuxième piston (423, 523, CH12-
RL12, CH2-RL22, CH33-RD33, 1403-1412, 1523) audit deuxième arbre de transmission (452, 552) dans un seul sens.
9) Bloc moteur selon la revendication 8 caractérisé en ce que, lesdits cylindres (410, 420 ; 510, 520 ; 1310, 1320) étant coaxiaux, lesdits premier (413, 513, 811, P11, P21, P31, 1313, 1401) et deuxième (423, 523, 812, P12, P22, P32, 1323, 1402) pistons sont solidarisés par une première barre de liaison (430, 530, 810, BL10, BL20, BL30, 1330, 1412). 10) Bloc moteur selon la revendication 9 caractérisé en ce que, ledit module de propulsion comprenant une deuxième cellule de motorisation qui comporte un troisième (573) respectivement un quatrième (583) piston guidé dans un troisième (570) respectivement un quatrième (580) cylindre, lesdits troisième et quatrième cylindres étant coaxiaux, cette deuxième cellule de motorisation comporte de plus une troisième respectivement une quatrième unité d'accouplement dudit troisième (573) respectivement dudit quatrième (583) piston à un troisième respectivement un quatrième arbre de transmission, cette troisième respectivement cette quatrième unité d'accouplement comprenant des moyens pour entraîner ledit troisième respectivement ledit quatrième arbre de transmission uniquement dans un seul sens.
11) Bloc moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits premier (542) et troisième arbres de transmission sont confondus.
12) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdits deuxième (552) et quatrième arbres de transmission sont confondus.
13) Bloc moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les deux arbres de transmission (542, 552) sont couplés, l'un de ces deux arbres (552) étant un arbre moteur.
14) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de liaison (591-593-596, 1412-1408-1445) pour coupler lesdites première et deuxième unités d'accouplements.
15) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, comportant au moins deux modules de propulsion, l'un au moins desdits arbres de transmission (830, 940) est commun à ces deux modules.
16) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que, comportant au moins deux modules de propulsion, aucun desdits arbres de transmission n'étant commun à ces deux modules, il comprend des moyens pour coupler lesdits modules.
17) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de lancement débrayable assujetti audit volant d'inertie (108).
18) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de lancement débrayable assujetti à l'un au moins desdits pistons (103, 203, 303, 413, 513, P1,
811, P11, P21, P31, 1313, 1401, 1501).
19) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une soupape (110) mécaniquement liée audit module de propulsion,
- au moins une came (115) sur l'une desdites unités d'accouplement (105),
- au moins un mécanisme d'actionnement (112-113-114) de cette soupape (110) au moyen de ladite came (115).
20) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de position (SEN) de l'une desdites unités (BL) d'accouplement dès lors dénommée l'unité de référence.
21) Bloc moteur selon la revendication 20 caractérisé en ce que, comportant au moins une bougie d'allumage (1371, 1375), il comprend un système (MC) pour commander cette bougie en fonction de la position (COD) de ladite unité de référence.
22) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 20 ou 21 caractérisé en ce que, comportant au moins une soupape autonome, il comprend un système pour commander cette soupape en fonction de la position (COD) de ladite unité de référence. 23) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comprend un système pour commander indépendamment lesdits modules de propulsion.
24) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'une au moins desdites unités d'accouplement comporte un organe de conversion solidaire dudit arbre de transmission pour assurer la transmission en sens unique, cet organe de conversion étant relié à un organe de jonction solidaire dudit piston.
25) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que lesdites première et troisième unités d'accouplement partagent un organe de conversion (551 ) solidaire dudit premier arbre de transmission (552) pour assurer la transmission en sens unique, cet organe de conversion (551) étant relié à un premier organe de jonction (530) solidaire dudit premier piston (513) et à un troisième organe de jonction (551 ) solidaire dudit troisième piston (573).
26) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 24 ou 25, caractérisé en ce que ledit organe de conversion est une roue libre dentée (107, 207, 333, 334, 441,451, 541, 551, 831, 841, 851, 861, 941, 942, 951, 952, RL11 , RL12, RL21, RL22, 1341 , 1403, 1406).
27) Bloc moteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'un au moins desdits organes de jonction est une chaîne (CH11, CH12, CH2,
CH31 , CH32, CH33, CH34, 1551 , 152).
28) Bloc moteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'un au moins desdits organes de jonction est une courroie crantée.
29) Bloc moteur selon la revendication 26, caractérisé en ce que l'un au moins desdits organes de jonction est une barre de couplage (105, 205, 313, 314, 430, 530, 810, 820, 850, 860, 1330, 1412, 1445) munie d'une crémaillère (106, 431, 531 , 1331) engrenée sur ledit organe de conversion (107, 207, 333, 334, 441 ,451 , 541 , 551 , 831 , 841 , 851 , 861 ,
1341, 1403, 1406). 30) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 24 ou 25, caractérisé en ce que ledit organe de conversion est une poulie libre.
31) Bloc moteur selon la revendication 30, caractérisé en ce que l'un au moins desdits organes de jonction est une nappe.
32) Bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 31, caractérisé en ce que ledit module de propulsion comportant un arbre moteur (460, 560), celui-ci est muni d'un organe d'entraînement (463,
563) qui coopère avec des organes de transferts (461, 462 ; 561, 562) agencés sur lesdits arbres de transmission (442, 452 ; 542, 552).
33) Bloc moteur selon la revendication 32, caractérisé en ce que lesdits organes d'entraînement (463, 563) et de transferts (461 , 462 ; 561 , 562) sont des engrenages.
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